JPH01249196A - 嫌気性処理における硫酸還元反応抑制方法および硫酸還元菌阻害性抗生物質 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、メタン発酵等の嫌気性発酵によって有機性
廃水を処理する場合に行なわれる嫌気性処理における硫
酸還元反応抑制方法および硫酸還元菌阻害性抗生物質に
関するものである。

「従来の技術」 メタン発酵などの嫌気性発酵による有機性廃水の処理は
、活性汚泥法等の好気性処理に比べて、■曝気動力が不
用、■汚泥生成量が少ない、■エネルギー源として利用
できるメタンガスが生成する、■高負荷の一次処理がで
きる、等の利点を持つ水処理法であるが、この方法は特
に有機物を高濃度に含む廃水の処理に適している。

［発明が解決しようとする課題」 しかしながら、上記のような高濃度の有機性廃水のなか
には、アルコール蒸留廃液、パルプ廃液等のように、し
ばしば多量の硫酸イオンを含むものがある。このような
廃水をメタン発酵させると、メタン細菌と同様の生育条
件下で硫酸還元菌が繁殖し、硫酸イオ、ンがメタン細菌
の生育およびメタン発酵を阻害する硫化物イオンに還元
されるため、メタン発酵が抑制されてメタン生成量、廃
水処理能力が低下し、著しい場合には、メタン発酵が停
止する。また、本来、メタン生成に使われる水素が硫酸
イオンの還元に使われるため、生成ガス中のメタン濃度
が低下し、生成ガスのほとんどが炭酸ガスとなってエネ
ルギー源としての価値が低下する。さらに、生成ガス中
に腐食性の硫化水素ガスの濃度が増加する。

このため、嫌気性処理を行なう場合には、廃水中の硫酸
還元菌の生育を阻害することによって硫酸イオンの還元
を抑制することが必要と考えられてお１）そのために上
記廃水中に抗生物質を添加することも考えられているが
、従来は、ある種の抗生物質が硫酸還元菌に対して阻害
性を持つことは知られていたが、そのような抗生物質が
メタン細菌に及ぼず影響が知られていなかったため、嫌
気性処理において廃水中に抗生物質を添加する試みは未
だ行なわれたことがなかった。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、硫酸還
元菌の生育を阻害すると共にメタン細菌の生育を阻害し
ない抗生物質を提供し、かつ、その抗生物質により廃水
中の硫酸還元反応を抑制して柑気性処理を良゛好な状態
で行なうことを目的としている。

「課題を解決するための手段」 この発明の嫌気性処理における硫酸還元反応抑制方法は
、硫酸イオンを含む有機性廃水を嫌気性発酵によって処
理する際に、上記有機性廃水にメタン細菌と共存する硫
酸還元菌の生育を選択的に阻害する抗生物質を添加する
ものである。

また、この発明の硫酸還元菌阻害性抗生物質は、バシト
ラシン、カルベニシリンナトリウム、シクロヘキシミド
、ジヒドロストレプトマイシン、フラジオマイシン硫酸
塩、ゲンタマイシン硫酸塩結晶、リンコマイシン塩酸塩
、メチシリンナトリウム、ネオマイシン硫酸塩、ノボビ
オシンナトリウム、ペニシリン、リファンピシン、ゲネ
チシン、バンコマイシン塩酸塩、ジコサマイシン、キタ
サマイシン、オレアンドマイシンから選ばれたうちの一
種類または二種類以上の混合物からなる乙のである。

「作用」 この発明の嫌気性処理における硫酸還元反応抑制方法に
おいては、硫酸イオンを含む有機性廃水を嫌気性発酵に
よって処理する際に、上記有機性廃水にメタン細菌と共
存する硫酸還元菌の生育を選択的に阻害する抗生物質を
添加することによって、上記硫酸還元菌による硫酸イオ
ンの還元を抑制してメタン発酵を阻害する硫化物イオン
の発生を防ぐと共に上記硫酸還元菌がメタン生成に必要
な水素を消費することも防止する。このため、この方法
を用いて有機性廃水の嫌気性処理を行なうと、メタン発
酵が良好な状態で行なわれて、廃水処理が効果的に行な
われることとなる。

また、この発明の硫酸還元菌阻害性抗生物質を用いた場
合には、有機性廃水の嫌気性処理を効率的に行なうこと
ができる上、その硫酸還元菌阻害性によって、鉄製のタ
ンク、配管等が硫酸還元菌がつくりだす硫化水素ガスで
腐食されることも防止することができ、硫酸還元菌によ
る被害に対して広く応用することが可能である。

「実施例」 以下、この発゛明の一実施例を説明する。

この実施例では、例えばアルコール蒸留廃液あるいはバ
ルブ廃液等のように硫酸イオンを含む有機性廃水中に、
硫酸還元菌の生育を阻害すると共にメタン細菌の生育を
阻害しない硫酸還元菌阻害性抗生物質を添加し、その有
機性廃水をメタン発酵させて嫌気性処理を行なう。

このような硫酸還元菌阻害性抗生物質としては、例えば
ゲンタマイシンなどがある。そして、このゲンタマイシ
ンを例えばｌＯｐｐｍ程度の適当な濃度になるようにし
て発酵槽（あるいはりアクタ−１消化団等）に添加する
と、ゲンタマイシンの作用により硫酸還元菌の活動が抑
制されるため、硫酸イオンの硫化物イオンへの還元が起
こらず、メタン発酵を良好な状態で行なうことができる
。

また、上記ゲンタマイシンのような硫酸還元菌阻害性抗
生物質は、硫酸還元菌による腐食性の硫化水素ガスの発
生も抑制できるため、反応処理における発酵槽、リアク
ター、または消化槽等ばかりでμく、土中等の嫌気下に
おける鉄製の送油管、ガス管、および水道管等が硫化水
素ガスで腐食されることも防止することもできる。

なお、上記硫酸還元菌阻害性抗生物質としては、上記ゲ
ンタマイシンの他、ジヒドロストレプトマイシン、フラ
ジオマイシン硫酸塩、ネオマイシンおよびその他のアミ
ノグリコシド群、ペニシリン、メチシリンナトリウムお
よびその他のβラクタム群、バシトラシン、ノボビオシ
ン、オレアンドマイシンなどのように主としてダラム陽
性菌の生育を阻止する抗生物質、リファンピシンなどの
ように主として抗酸菌の生育を阻止する抗生物質、シク
ロヘキシミドなどのように糸状菌の生育を阻止する抗生
物質などがある。そして、これらの抗生物質を用いた場
合にら、ゲンタマイシンを用いん場合と同様な効果を奏
することができる。

「実験例」 （実験ｌ　）スクリーニングテスト 硫酸還元菌の生育を阻害し、メタン細菌の生育を阻害し
ない物質を捜すため、表１に示すフローに基づいてスク
リーニングテストを実施した。

このスクリーニングテストにおいては、メタン細菌とし
て、メタノールを炭素源として利用可能で、しかもその
メタン発酵域の至適生育温度が５５℃のメタンサルシナ
（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ　ｓｐ、（ＤＳＭ２９
０６））を用い、硫酸還元菌として、上記至適生育温度
とほぼ等しい至適生育温度を持つデスルホトマクルムニ
グリフィカンス（Ｄｅｓｕｌｕｒｏｔｏａ＋ａｃｕｌｕ
ｍｎｉｇｒｉｆｉｃａｎｓ　（ＤＳＭ　５７４））を用
いた。そして、これら６閑の菌株に対して、表２、表３
に示す培地を調整した。

（以下余白） 表１゜ （以下余白） 表２．硫酸還元菌生育確認用培地 但し、上記培地はオートクレーブにより　１２０℃で１
５分間殺菌処理され、また、そのｐｉ−Ｉは７．２に調
整されている。そして、こ゛のスクリーニングテストは
、窒素８０％、二酸化炭素１０％、水素ｌＯ％の雰囲気
中において行なった。

（以下余白） 表３．メタン細菌生育確認用培池 但し、上記培地はオートクレーブにより　１２０℃で１
５分間殺菌処理され、また、そのｐ　）Ｉは７，２に調
整されている。そして、このスクリーニングテストは、
窒素８０％、二酸化炭素ｉ０％、水素ｌθ％の雰囲気中
において行なった。

なお、表３中におけるビタミン溶液および微量元素溶液
の配合をそれぞれ表４、表５に示す。

表４゜ 表５゜ このようなスクリーニングテストにおいて、培地に硫酸
還元菌が生存、生育する場合には、硫酸塩が乳酸ナトリ
ウムを還元剤として還元され、モール塩中の鉄と作用し
て硫化鉄を生成し、培地が黒変する。このため、このス
クリーニングテストでは、培地の黒変によって硫酸還元
菌の生育確認とした。また、メタン細菌は、生育すると
、培養液の入った試験管の下部に根粒状となって沈澱す
るため、培養液は蜀らない。さらに、メタン細菌の生育
に伴ってメタンガスが発生するので、これをもって生育
確認とする。

そして、このようにして多数の抗生物質についてスクリ
ーニングテストを行った結果、表６に示す１７種の抗生
物質が有効と認められた。

なお、各抗生物質名の右側に記載した有効濃度とは、メ
タン発°酵を最も良好な状態で行なうことのできる濃度
であるが、この濃度以外の濃度でも硫酸還元菌の生育を
抑制することが可能であ１）その場合にもメタン発酵を
効率的に行なうことができる。

（以下余白） 表６゜ （実験２　）共生テスト 実験ｌで有効と認められた表６の抗生物質のうちからゲ
ンタマイシンを選び、表７の培地を用いて共生テストを
行った。

この共生テストでは、実験ｌと同様な実験方法で行なわ
れ、メタン細菌の単独培養、メタン細菌と硫酸還元菌と
の混合培養、および上記ゲンタマイシンをｌＯｐｐｍ　
’添加したメタン細菌と硫酸還元菌との混合培養を行な
った。そして、メタン細菌の増殖は、メタンガス発生量
をモニターすることにより検知し、硫酸還元菌の増殖は
、硫酸イオン濃度の変化をモニターすることにより検知
した。

（以下余白） 表７゜ 但し、上記培地は、ｐＨが７．０に調整されている。

この共生テストの結果、第１図、第２図に示すように、
メタン細菌と硫酸還元菌とを混合した系にゲンタマイシ
ンを添加した場合には、メタン細菌単独の系と同様に良
好なメタン発酵が行なわれ、かつ硫酸還元菌の増殖も抑
制された。

また、上記共生テストと同様に表７の培地を用いて、上
記表６中に記載した上記ゲンタマイシン以外の各抗生物
′質を添加したメタン細菌と硫酸還元菌との混合培養を
行なったところ、これら各抗生物質を添加した場合にも
、上記ゲンタマイシンを添加した場合と同様に良好なメ
タン発酵が行なわれ、かつ硫酸還元菌の増殖も抑制され
た。

「発明の効果」 この発明の嫌気性処理における硫酸還元反応抑制方法に
よれば、硫酸イオンを含む有機性廃水を嫌気性発酵によ
って処理する際に、上記有機性廃水にメタン細菌と共存
する硫酸還元菌の生育を選択的に阻害する抗生物質を添
加するので、上記硫酸還元菌による硫酸イオンの還元を
抑制してメタン発酵を阻害する硫化物イオンの発生を防
ぐことができると共に、メタン生成に必要な水素が上記
硫酸還元菌に消費されることを防止することができる。

このため、この方法を用いて有機性廃水の嫌気性処理を
行なった場合には、メタン発酵を良好な状態で行なうこ
とができ、廃水処理を効果的に行なうことができる。

また、この発明の硫酸還元菌阻害性抗生物質によれば、
硫酸還元菌の生育を阻害すると共にメタン細菌の生育を
阻害しないために嫌気性処理を効率的に行なうことがで
きるだけでなく、その硫酸還元菌阻害性によって、その
嫌気性処理で用いられる鉄製のタンク、配管などが硫酸
還元菌がつくりだす硫化水素ガスで腐食されることも防
止することができる。そして、この硫酸還元菌阻害性抗
生物質によれば、土中等の嫌気したにおける鉄製の送油
管、ガス管、水道管などが硫酸還元菌がつくりだす硫化
水素イオンで腐食されることら防止することができ、そ
の他の硫酸還元菌による被害に対しても広く応用して幅
広い産業分野に利用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は、共生テストの結果を示す図であって
、第１図は培養時間と硫酸イオン濃度との関係を表すグ
ラフ、第２図は培養時間とメタンガス発生量との関係を
表すグラフである。 出願大　清水建設株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）硫酸イオンを含む有機性廃水を嫌気性発酵によっ
   て処理する際に、上記有機性廃水にメタン細菌と共存す
   る硫酸還元菌の生育を選択的に阻害する抗生物質を添加
   することを特徴とする嫌気性処理における硫酸還元反応
   抑制方法。
2. （２）第１項記載の嫌気性処理における硫酸還元反応抑
   制方法で添加する抗生物質において、バシトラシン、カ
   ルベニシリンナトリウム、シクロヘキシミド、ジヒドロ
   ストレプトマイシン、フラジオマイシン硫酸塩、ゲンタ
   マイシン硫酸塩結晶、リンコマイシン塩酸塩、メチシリ
   ンナトリウム、ネオマイシン硫酸塩、ノボビオシンナト
   リウム、ペニシリン、リファンピシン、ゲネチシン、バ
   ンコマイシン塩酸塩、ジョサマイシン、キタサマイシン
   、オレアンドマイシンから選ばれたうちの一種類または
   二種類以上の混合物からなることを特徴とする硫酸還元
   菌阻害性抗生物質。