JPS6227098A - 廃水処理方法 - 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） 本発明は重金属を含む廃水の処理法に関し、更に詳述す
れば、そのような廃水を酵母により処理する生物学的廃
水処理方法に関する。

（従来の技術） 最近１０力国が参加しておこなったカドミウムに対する
人体曝露の調査によると、日本人は現在の曝露帛の指標
である血中カドミウム濃度で最も高いグループに属し、
また過去の曝露量の指標である腎皮質中カドミウム濃度
も外国人の２〜３倍である。

現在、重金属除去法の主流は、水酸化物又は硫化物とし
て沈澱分離する方法である。金属イオンの溶解度とｐＨ
の関係は、１）１１がアルカリ側（例えば９〜１０）で
は一般に溶解度が小さくなり、重金属が沈澱してくる。

しかし、一方ｐｌ＋が高くなり過ぎると、過剰の水酸イ
オンとＡＭ　、Ｚｎ、ｐｂ、ＣＵ等の水酸化物が結合し
て、水酸化層イオンを形成して再溶解するという欠点が
あり、１０−５モル／、ｌＩ　（１０μＭ）以下に金属
イオン濃度を下げることを困難にしている。

しかし、人の健康の保護に関する環境基準（環境庁告示
、昭和５７年１２月２５日）では、カドミウムの基準値
は０．０１ｍｇ／ρ以下であり、鉛でも０．１Ｒ９／ρ
以下としてあり、１０−５モル／９では金属として１．
１２■／１１と２．０７１Ｒｇ／ｌなのでそれぞれ１／
　１００および１／２０の濃度に下げることが必要であ
る。

活性汚泥による廃水処理法では、廃水中の重金属含量が
高いとき、廃水のｐＨが酸性であるとき、嘔気が不十分
で溶存′Ｍ素吊が少ないとき、および活性汚泥中の生物
が生育するに十分な温度が得られないときなどに、活性
汚泥の微生物などが死滅することがあるし、また糸状菌
や大きな酵母などによりバルキングを生じ、生物学的廃
水処理において酵母にむしろ邪魔もの扱いされていた（
例えば、「生物学的水処理技術と装買」化学工学協会ｍ
＜培風館）、１４５　（１９７８））。

低濃度の重金属イオンを吸着除去するのに、最近キレー
トｍ＋ｉ法が開発され、有害重金属処理に適用されてい
る。重金属イオンとキレート結合するために、アミノカ
ルボン酸、ポリアミン、カルボン酸、硫黄、リン酸等を
樹脂（例えばポリスチレン、フェノール樹脂、エボヤシ
樹脂）に結合させたものが作られている。

このキレート樹脂により処理された処理水は排水基準を
満足させる重金属イオン濃度に下げられるが、次の様な
欠点がある。すなわち、■原排水中に浮遊物が多い場合
、予めそれを除去する必要があること、◎有機性汚濁物
質が多く溶存している場合には、キレート樹脂の重金属
吸着能が下がるので、予めそれらを除く必要があること
、■キレート樹脂が高価であること等である。

（問題点を解決するための手段） 本発明者が意図している発明は特殊な生物学的処理法に
より重金属イオンを除去するもので、■廃水中の重金属
を沈澱分離し、■かつ溶解回収が可能であり、Ｏ比較的
低い費用で処理ができ、＠広範囲の重金属（Ｃｄ、Ｃｕ
、Ｐｂ、Ｚｎ、ＨＱＣＯ）に適用可能であり、■かつ有
改性汚濁物質および浮遊物（ＳＳ）が混在していても処
理可能である。更に、本発明によれば、０重金属を生物
体より分離して回収し、■生物体は栄養物として再利用
できるので、スラッジの発生が少ないというメリットが
ある。

本発明で使用する酵母は当業者が普通に入手できるもの
であり、例えば分裂酵母であるシゾサツカロミセス・ボ
ンベ、醸造酵母であるサツカロミセス・セレどシエ、ｈ
ｅｒ　Ｆｌ　１４　ａであるカンジダ・ユテイリ゛スで
あり、特に分？ＪＦＡ母が望ましい。

水質汚濁防止法による排水基準を定める総理府令（昭和
５６年６月２３日）による有害金属許容限度は、Ｃｄ０
．１■／ｊ１．Ｐｂ１η／ρ、ＨｇＯ，Ｏ０５ＩＲｇ／
ｆＪ、ＡＳｏ、５１１！！Ｊ／Ｊ　、Ｃｕ３４／ｆＪ、
　Ｚ　ｎ　５１１１ｇ／Ｎ　、Ｏｒ　２ｆｆｉｆＦ／Ｉ
ｆ　テアル。

本発明で使用する酵母はこれらの１０〜２０倍程度の低
濃度重金属溶液からも重金属を効率よく捕捉し、重金Ｂ
温度を排水基準値以下にする。

本発明を更に次の例により説明する。

例１．酵母の種による重金属イオン耐性水質汚濁防止法
による排水基準による有害重金属許容限度濃度を１０倍
にした場合の酵母の生育状態を調べた。

第１図〜第３図に示したように、分Ｗ′ＶＩ母（シゾサ
ツカロミセス・ボンベＬ９７２　（ｈ−）、１１１ｍ造
ｖＩ母（サツカロミセス・セレビシエＩＦＯ１２６５）
および飼料酵母（カンジダ・ユテイリスＩＦＯ１０８６
）の増殖速度は重金属無添加の場合と変りなかった。

また各種酵母による重金属耐性の結果は下表の通りであ
る。

第１表 上表から、＋は耐性の程度を示す。Ｃｄ　２”イオンに
対してはＳ、ボンベが強い耐性を示すが、２＋　　　　
　　２＋ ｐｂ　　、ｃｕ　　に対してはＳ、セレビシェがより一
層耐性である。また、ここには示さないがそれぞれの種
の亜種によって耐性に相３ｆｉ’ｂみられている。

例２．酵母による重金属イオンの捕捉 重金属がある濃度以上存在すると、酵母の生育はある程
度阻害される。

例えば、Ｃｄ２＋イオンについてみると、第４図のよう
にＣｄ２＋イオン濃度が増加すると生産は抑制されては
いるが、それなりに続く。−個体が増殖して二個体にな
るまでの時間である世代時間（ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　
ｔｉｍｅ　）は無添加の２．５時間から、０　、１　ｍ
Ｈｃ　ｄ　ＣｆＪ　２で４．５時間、Ｑ、５ｍＨＣｄＣ
，ｌ１２で７．２時間と大きくなっている。

また、各種濃度のＣｄＣ，Ｑ２存在下で１７時間培養し
た時の細ｒＩｉ濃度および、そのときの細胞へのＣｄの
とりこみを第５図に示す。

酵母は低濃度の重金属イオンの存在下では、不存在の場
合と同様な生育速度を示したく第１図〜第３図）ので、
これらの重金属を捕捉していることが予測される。

第６図は、３種類の酵母によって培地中の低濃度Ｃｄ　
”−ｉ’オンが捕捉されることを示す。この図を書き換
えて、Ｃｄ２＋（オンの捕捉率をみたものが第７図であ
る。すなわち、排水基準のＣｄ１度０．１Ｒｇ／ｄの１
０倍濃度のものから０６９度を排水基準以下に下げるこ
とができた。

２＋ 第８図は７ｎ　　の捕捉を示す。培地中のＺｎ２＋イオ
ン濃度が高い（約１．６１Ｍ）ため、酵母が捕捉しても
、その減少は顕著でない。しかし、細胞数が増加するに
つれて確実に減少しているので、この捕捉の繰り返えし
で、培地中のＺｎは全て捕捉されるであろう。

この場合の重金属１はパーキン・エルマー原子吸光計４
０３型を使用して測定した。この他、銅、水銀、鉛のイ
オンについては反復培養によって培養液中の重金属は捕
捉され細胞の生育が回復することを測定するという間接
的な方法ではあるが、それぞれ捕捉されることを確認し
たく第２表、第１１図）。

第２表　反復Ｉ８養ににる培地内Ｃｄ　　の捕捉（シゾ
サツカロミセス・ボ、ンベ）２　　　　（０，５ｍＭ）
　２）１０ｍ　　２．０６１１モル　３．４８μモル　
〜６９χ　　〜８０％３　　　　（０，２ｍＭ）　３）
１０ｄ　　７６　ｎモル　　１０００モル　　　〜６４
χ　　〜９３％４　　　　（０，ｉｎ＋Ｈ）　”）１０
ｍ１２０　ｎモル　　　３３μモル　　　〜６２％　　
〜９７％５　　　　（０，０５ｍＭ）３）１００ｍｉ！
４）１０　ｎモル　　　２８μモル　　　〜７４％　　
　〜９９％全計　　（１，０ｍＭ）　１）＝ｗ１０吐ル
　ｘ９９０ｎモル１）生長阻害があり、２０〜４０％の
生長が２６時間内で１ｑられた。

２）生長阻害が培養初期に起るが、３０時間以内に無添
加と同じ細胞濃度に到達３）生長阻害は全く観察されな
んりだ。

沈し細胞を除く。上清に１／１０ｆｆｌの５ｘＹＥＰを
加え、１０ｍ１をとりこれに予備培養した細胞（上に同
じ）を加える。これをくり返して行り。５セツトの培養
が培養液中残徂測定の為に必要であった。

４）濃度がうすい為１０倍量の培養を行ない、濃縮して
測定したデータ。

例３．高濃度のＣｄ２＋イオンの捕捉 ０、１　ｍＨｃｄ　ｅｌ！　、、をＹＥＰＤ培地に入れ
、同時に［Ｃｄコで標識したＮＥＮ社のＮＥＺ−０５８
ＣｄＣ，０２を０．２５μＣｉ／ｄになるように添加し
た。この同位元素を用いた実験で、より精密にＣｄ２＋
の捕捉を調べた。

第９図が示すように、Ｃｄ２＋を捕捉する一つづつの細
胞の能力に限界があるので（約２〜２．４ブノモル／１
０６細胞）、更にＣｄイオンを溶液から除去するには、
細胞数を増加させなければならない。しかし、この高濃
度のＣｄイオン存在下で、酵母は生育できるばかりか、
Ｃｄイオンをどんどん取り込んでいることも同時に示し
、捕捉の繰返しで溶液中からＣｄイオンは除去できるこ
とになる。

例４．酵母からの重金属の回収 ［Ｃｄ］ＣｄＣρ２を取り込んだシゾサツカロミセス・
ポンベＬ９７２ｈ− （０，２５，ｃｚｃｉ／１００ナノモル／＃１ｅＣｄＣ
ｆＪ２で２４時間培養）を遠心分離し、水で３回遠心洗
滌した。

この酵母から種々な濃度の塩酸でＣｄを抽出した。第１
０図に示すように、０．５Ｎ塩酸では非常に短時間に約
１００％、０．１Ｎ塩酸でも７［１”７間後には約８０
％のｃｄを回収できた。

他の□金属についても同様の方法で回収できると推定さ
れる。また、重金属が回収されて残った酵母菌体は、磨
砕して次の酵母菌生育のための培養液に利用することが
できる。

ここに記載した方法は、−例に過ぎないが、原理として
は、重金属を捕捉した酵母を沈澱分離し、酸処理などで
重金属を菌体から遊離させ回収する方法である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は排水基準の１Ｏｆ８Ｆ１度の重金属含
有培地における酵母の生育を示す。 第４図はカドミウム各種濃度下の酵母の増殖状態を示す
。 第５図はｃ　ｄ２　＋イオン存在下における酵母増殖お
よびその時の細胞あたりにとりこまれたＣｄｆｆ１を示
す。 第６図は各種酵母による培地中のＣｄ２”（オンの捕捉
を示す。 第７図は第６図を書き換えて、Ｃｄ捕捉率をみたもので
ある。 第８図はＺｎ２＋の捕捉を示す。 第９図は同位元素を使用したＣｄ２＋の捕捉データであ
る。 第１０図は金属イオンの回収データを示す。 第１１図は重金属の捕捉を細胞生長回復によりみた測定
結果である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）重金属を含む廃水を酵母培養物と接触させること
   を特徴とする、廃水の処理方法。
2. （２）重金属はカドミウム、水銀、鉛から選ばれる、特
   許請求の範囲第１項記載の方法。
3. （３）酵母はサツカロミセス・セレビシエ、シゾサツカ
   ロミセス・ボンベ、カンジダ・ユテイリスである、特許
   請求の範囲第１項記載の方法。