JPS61259798A - 固定化硝化細菌によるアンモニアの硝化 - Google Patents

固定化硝化細菌によるアンモニアの硝化

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JPS61259798A
JPS61259798A JP60099678A JP9967885A JPS61259798A JP S61259798 A JPS61259798 A JP S61259798A JP 60099678 A JP60099678 A JP 60099678A JP 9967885 A JP9967885 A JP 9967885A JP S61259798 A JPS61259798 A JP S61259798A
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JP
Japan
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nitrifying bacteria
immobilized
polyvinyl alcohol
prepolymer
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JP60099678A
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English (en)
Inventor
Kunihiro Ichimura
市村 国宏
Akira Watanabe
昭 渡辺
Koji Mishima
浩二 三島
Kaneaki Endo
銀朗 遠藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebara Research Co Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Ebara Research Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

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  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

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〕 本発明は、感光性ポリビニルアルコールプレ    “
ポリマーによって包括固定した硝化菌を用いてし尿、下
・廃水および上水源中のアンモニア態窒素を亜硝酸また
は硝酸態窒素に酸化する方法に関するものである。
〔従来の技術〕
酵素および/または微生物を包括固定化する    ″
のに用いる光架橋性樹脂プレポリマーは、従来   □
・のアルギン酸カルシウムあるいはに一カラギーナンな
どの天然高分子固定化担体に替るべき担   ”体とし
て、発酵分野においても注目を集めてい    □゛る
。光架橋性樹脂プレポリマーはアルギン酸カルシウムや
に一カラギーナンのような天然高分   ゛□子ゲルに
比べて化学的および物理的特性に優れておシ、ポリアク
リルアミドのようなそツマ−重合製包括固定化材料と比
較して、酵素および   □微生物に対する阻害作用が
少なく、ゲルの作成が容易でろるなどの利点金有してい
る。光架橋性樹脂プレポリ!−には多くの檻類があシ、
そ   □れぞれ異なった特徴を有している。従来の酵
素および微生物の固定化に用いられてきたものは、主と
してポリエチレングリコールやボリグロビレングリコー
ルを主鎖とし、インシアン酸塩を主な元感応部とする型
式のものであるが、これらはゲル化に際してベンゾイン
エチルエーテルなどの光増感剤を用いる必要がらυ、こ
れらの光増感剤は硝化菌に対して阻害作用を有すること
がamされた。
〔発明の目的〕
本発明は、前記のような硝化菌に対して阻害作用を有す
る光増感剤を使用する必要のないポリビニルアルコール
金主鎖とする光架橋性プレポリマーを用いて硝化菌を固
定化した高い硝化活性を有する固定化硝化菌を用いて下
・廃水あるいは上水源中のアンモニア態窒素を亜硝酸態
または硝!!態窒累に酸化する方法を提供することを目
的とする。
〔発明の構成〕 本発明は、感光性ポリビニルアルコールプレポリマーに
よって包括固定した硝酸菌を用いて下・廃水あるいは上
水源中のアンモニア態窒素を亜硝酸態または硝酸態窒素
に酸化する方法である。
つぎに、本発明について詳しく説明する。
本発明者等は、光増感剤が硝化菌の硝化活性に与える影
響を調べるため次の実験を行なった。
先づ、硫酸アンそニウムを含む次の表−1に示す無機塩
培地で培養したニトロンモナス・ニーpバx (Jtr
osomonas 認二匹懸ATCO19718)を後
期対数増殖期に集菌し、50mMのリン酸緩    □
菌液(pH7,5) KJI!濁させ7’jlDt−1
―分取し、200艷のリン酸緩衝液(pH7,5)5W
dと100艷 の硫酸アンモニウムCL5dt−加え、
蒸留水で全量を10−とじたものを対照区とした。一方
、前記の反応液にベンゾインエチルエーテルを最終濃度
で50 mf/L 、  100 mf7/L 、 2
00mW/lとなるようにそれぞれ添加した実験区につ
いて、継時的に各系列の亜硝酸生成能を調べた@結果を
第1図に示す。第1図から明らかな    ′ように、
光増感剤でおるベンゾインエチルエーテルf 50 m
W/を加えた系において、添加しなかった系の178程
度の活性t−認めたが、その他の系列ではほとんど活性
が認められなかった。
懺 −1 このような現象は、他の光増感剤であるベンゾインイソ
ブチルエーテルにおいても認められた。一方、硝酸生成
菌であるニトロバクタ−・アジリス N1trobac
ter 皿u■ATCO14125においては、前記2
例の光増感剤を用いた場合、50 mW/lの#度でも
その硝化活性は認められなかった。
通常、これら光増感剤は1〜2%の割合で用いられてい
ることを考慮すると、硝化菌を元来    □橋性樹脂
プレポリマーで包括固定化する場合、光増感剤を必要と
するようなプレポリマーは採用し得ないと判断された。
以上のことから、光増感剤を用いる必要のないポリビニ
ルアルコール金主鎖とし元感能基としてスチルバゾリウ
ム基を有する光架橋性樹脂プレポリマーを用いて以下の
研究を行なった。
実験に用いた光架橋性樹脂プレポリマーは主鎖であるポ
リビニルアルコールの重合匿およびけん化率、さらには
光感能基であるスチルバゾリウム基の導入率などの違い
で樹脂の性状が異なる。第2図に各種性状の異なる光架
橋性樹脂プレポリマーにニトロソモナス・ニーロバエア
Nitrosomonas 慈圧n懸ATOO1971
8f固定化し、その活性発現の状態を比較検討した結果
    2を示す。
なお、使用し次樹脂の性状を次の表−2に示す。
懺 −2 固定化硝化菌の調整法は、無機培地に培養後、集菌した
菌体懸濁液(2,16mf protein/d ) 
f2−分取し、湿重量10Fの各種光架橋性樹脂プレポ
リマーと均一に混合した後、アクリル板上に延展し、蛍
光燈下に20分間置き、硬化させた。その後、5X5X
1mの小片に切断し、生理食塩水で洗浄した後、実験に
供し九。
なお、実験は前記光−1の組成の培地50ssffを5
0ロー容三角フラスコに分注し、固定化硝化菌を接稽し
た後、28℃にて振盪培養(100rpm )すること
によシ行なった。結果を第2図に示す。tJc2図よj
) N、 europaeaの活性発現には、スチルバ
ゾリウム基の導入率が大きく影響し、導入率が高くなる
程、その活性発現の時期が遅れ、導入率4.0モルチ以
上では活性の発現は認められなかった。なお、スチルバ
ゾリウム基導入率は、プレポリマー中のビニル基のモル
τ゛ 数に対するスチルバゾリウム基のモル数管示す。
このことは、スチルバゾリウム基自体の互。
our■aea  に対する影響、およびプレポリマー
製造時にスチルバゾリウム基を導入するに際して使用す
るメト硫識などの残留薬品量の増大による悪影響によっ
て硝化菌の活性が阻害されるものと考えられる。また%
 N、agilisについて同様な検討を行なったとこ
ろ、スチルバゾリウム基の導入軍&0モルチ以上では活
性の発現は認められなかった。
一方、ポリビニルアルコールの重合度およびけん化率は
固定化硝化菌の活性に大きく影響する因子ではないが、
重合度が小さくなるほど、ゲルマトリックスが小さくな
り拡散抵抗が増大すること、ならびにゲルの弾性も低下
することから、また、けん化率が小さくなるほど、ゲル
は疎水性の性質が強ぐなり、水系での反応には適さない
ことが考えられ、これらについて実際に検討したところ
本願発明を実施するに当っての最適条件範囲は重合度5
00〜2500、けん化率60〜100%であって、さ
らにスチルバゾリウム基導入率0.5〜4.0モルチで
あることが明らかになった。
次に重合度1700、けん化率88%、スチルバゾリウ
ム基導入率1.3モルチのプレポリマーを用いて包括固
定したHalこ吐朋1の温度依存性とpH依存性を非固
定化菌体と比較した実験結果を第5図および第4図に示
す。
11X5図よシ非固定化菌体は低温域で急激に活化が低
下し、18℃で活性が15%程度であるのに対し、固定
化菌体は60%近い活性を有し12℃においても30%
の活性を保持した。一方% 1)HK関しても非固定化
菌体がpH9,0では、はとんど活性がなく、pH6,
0で約15%の活性   ゛しか有しないのに対し、固
定化菌体はpH9,0で   ′15%、pH40で4
0%の活性を示し、本光架橋性樹脂プレポリマーによっ
て固定化した硝化菌は、外部液p)Iに対する耐性およ
び低温域での活性が飛躍的に増大することが認められ、
特に低pHおよび低温域でのこのような高活性の維持は
、通常硝化反応によってもたらされる低pHによる硝化
反応の停滞および低温期における硝化活性の低下の度合
を緩和することができるため、実用上の有効性が明らか
になつ次。
重合度1700、けん化率88%、スチルパゾリクム基
導入率1.3モル−の樹脂を用いてルeuropaea
  およびN、 agilig f同時に固定化し、!
II!!ifH°″″″′″″iyz v *″Wlk
 k L U (L’F8 L *l!  、、i。
験装置の概要をそれぞれ第5図および第6図に   1
6                   ・・ゞ示す
。第1図において1は原水導入管、Bはプ   ′:゛
ロワー、2は処理水排出管を示し、反応槽の大   ″
きさは120WX80LX250hで4る。また、連続
実験に供した合成培地の組成ヲ衣−3に示す。
第 3 費 pH&O醒25℃ 固定化硝化菌のIli整法は、湿重量500fの元来橋
性樹脂グレポリマーに、後期対数増殖期に集菌し九硝化
菌(上、ム二匹組および1・W遅りの懸濁fi50−を
加え、均一に混合した後、アクリル板上に滴下し、20
分間蛍光燈下に置いて硬化させ、直径5■、厚さtmの
おはじき状の固定化硝化菌(全かさ体積80〇−)1i
−得た。
このようにして得られた固定化硝化菌を反応槽に投入し
、原水Ml(4−N 20 mf/A (Hとして)、
滞留時間10時間の条件で実験全行った。実験開始後1
0日目にして20 mW/1. (Nとして)のアンモ
ニア態窒素を硝化するに至り、その後段階的にアンモニ
ア態窒素の濃度を上げ、40mW/1.(Nとして)で
完全なアンモニア態窒素の除去を認めた後、今度は滞留
時間金塗々に短かくして連続実験を行なった。その結果
、滞留時間50分め条件下で原水中のアンモニア態窒素
40 mf/l (Mとして)t−硝酸態窒素に硝化す
るに至夛、固定化担体の物理的性状も実験開始時と比べ
、何ら変化は認められ、なかった。以    :上の結
果よプ、感光性ポリビニルアルコールグレボリマーを用
いた硝化菌の固定化法は、プレポリマーの最適条件範囲
を設定することによシ、硝化菌に対して阻害作用がなく
、かつ高い硝化活性が得られ、さらには物理化学的性状
も従来の固定化材′I+にはない優れた特性を有するも
のであることが明らかになつ念。
本発明は、生物学的水処理において、その重要性は広く
認識されながらも、増殖速度が遅く、その取シ扱いが難
しいとされている硝化菌を不溶性担体内に包括固定する
ことによシ、その取り扱いを容易にするとともに、硝化
反応に伴うpH低下の整置および低温期における硝化活
性の低下などを緩和せしめる有用な効果を引き出すこと
ができたものである。
また、ここで用いた硝化菌をポリアクリルアミドによっ
て包括固定化したものは、回分的試験65日後にも硝化
活性の発現は見られず、菌体は全て死滅したかめるいは
休止細胞となったものと考えられた。
マ九、アルギン酸カルシウムおよびに一カラギーナンな
どの天然高分子によってこれらの硝化菌を固定化したも
のについては、固定化後直ちに硝化活性が発現したもの
の、次第にゲルの物理的強度が低下し、実験開始30日
後にはグルは溶解し、固定化微生物技術として成立しな
かつ次。
ま九、従来の光架橋性樹脂で光増感剤を使用する必要の
めるものについては、前述のよつな整置がある。
以上本願発明による硝化反応の改善技術は、し尿、下・
廃水および上水源などに含まれるアンモニア態窒素の効
率的な除去が望まれている水処理分計において、きわめ
て有効な技術として広く受は入れられるものと確信する
【図面の簡単な説明】
第1図は、硝化菌に対するベンゾインエチルエーテルの
阻害作用を示すための図、第2図は゛種々の光架橋性ポ
リビニルアルコールを包括ゲル材料として用いた場合の
硝化活性に及ぼす影響1示す図面、第3図及び第4図は
固定化菌と非固定化菌の温度及びpliに対する依存性
を示す図面、第5図は固定化菌の連続硝化実験結果會示
す図面、第6図は連続硝化実験に使用した装置の概略図
である。 1・・原水導入管、2.・・処理水排出管第1回 第2図 0     4    6    +2    16 
  に第3図 1ツ( 第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、感光性ポリビニルアルコールプレポリマーによつて
    包括固定した硝化菌を用いて下・廃水あるいは上水源中
    のアンモニア態窒素を亜硝酸または硝酸態窒素に酸化す
    る方法。 2、感光性ポリビニルアルコールプレポリマーがスチル
    バゾリウム基を側鎖にもつものである特許請求の範囲第
    1項に記載の方法。 3、感光性ポリビニルアルコールプレポリマー中のスチ
    ルバゾリウム基の導入率が0.3〜4.0モル%の範囲
    のものである特許請求の範囲第4項に記載の方法。 4、感光性ポリビニルアルコールプレポリマーが重合度
    500〜2500、けん化率60〜100%の範囲のも
    のである特許請求の範囲第1項に記載の方法。
JP60099678A 1985-05-13 1985-05-13 固定化硝化細菌によるアンモニアの硝化 Pending JPS61259798A (ja)

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