JPS63165750A - 排水中の亜硝酸性窒素の連続測定法 - 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、固定化微生物を応用した排水中の亜硝酸性窒
素の連続測定法に関する。

〔従来の技術〕

排水中の亜硝酸性窒素は、土としてし尿、下水等の中に
含まれるたん白質等の分解によって生じたアンモニア性
窒素がさらに生物化学的に酸化された結果として生じる
ものであって、下排水処理においては汚濁物質の浄化の
程度を知る指標となる。また、自然水域においてはアン
モニア性窒素と同時にし尿汚染の指標ともなる〔「下水
道試験法」、（社）日本下水道協会績、！９８４年〕。

したがって、亜硝酸性窒素の測定の意義は大きい。

従来、亜硝酸性窒素の測定は、主として、Ｎ−（１−ナ
フチル）エチレンジアミン吸光光度法によって行われて
きた。この方法は、試料水中の亜硝酸イオンがスルファ
ニルアミドをジアゾ化し、次いでこれがＮ−（１−ナフ
チル）エチレンジアミンと結合して生じる化合物の桃紅
色の吸光度を測定して亜硝酸性窒素の濃度を求める方法
である。

また、近年、亜硝酸性窒素酸化細菌よりなる固定化微生
物膜を備えた微生物電極（センサ）を亜硝酸性窒素を含
む排水に浸漬・接触させて亜硝酸性窒素のみを硝酸性窒
素に選択的に酸化し、該排水中の亜硝酸性窒素の減少に
対応して生じる溶存酸素の減少量を微生物電極の出力電
流として感知させて間接的に亜硝酸性窒素の濃度を求め
る方法が提案されている（特開昭５６−６０３４２号参
照）。

（発明が解決しようとする問題点〕 上記のようなＮ−（１−ナフチル）エチレンジアミン吸
光光度法は試料水中の亜硝酸性窒素の定量法として優れ
ているが、（１１試料水に色や濁りがあるときや残留塩
素などの酸化性物質が共存する系では前処理を必要とし
、したがって測定操作が繁雑となること、（２）測定が
手分析で行われるため自動化が困難であること等の欠点
を有している。

このため、排水中の亜硝酸性窒素の簡便でかつ迅速な定
量法が望まれていた。

この点で、前記のような微生物電極（センサ）を用いる
測定法は簡単な操作でかつ短時間で測定できるという利
点があるが、以下のような欠点を有する。（ｌ）　　連
続的に測定を行った場合に微生物センサの寿命が約２０
日程度と短い、（２）測定試料が下排水等であって種々
の有機物を含むものである場合、長期間使用すると微生
物センサ内に硝酸生成細菌以外の微生物が増殖し、セン
サの亜硝酸性窒素に対する選択性が劣化し、測定誤差を
与える。

したがって、本発明の目的は、上記のような吸光光度法
や微生物センサを用いる亜硝酸性窒素濃度測定方法にお
ける欠点を改良することを目的とする。他の目的は、固
定化微生物膜または固定化微生物カラムを用いる排水中
の亜硝酸性窒素濃度の測定方法において、固定化微生物
膜または固定化微生物カラムのセンサとしての選択性の
劣化を防止し、かつ寿命の延長をはかることによって連
続的に精度良く測定することを可能にする測定方法を提
供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的は、本発明に従って、固定化微生物膜または
固定化微生物カラムに使用する微生物として独立栄養細
菌である硝酸生成細菌を用い、そして固定化微生物膜ま
たは固定化微生物カラムを該硝酸生成細菌が選択的に生
育するように、かつ、排水中の有機物を資化して、酸素
を消費する従属栄養細菌の増殖を阻害するように抗生物
質を含む無機液体培地によって隔時的に洗浄することに
よって達成される。

要約すれば、本発明は、亜硝酸性窒素酸化細菌を含む固
定化微生物膜を備えた微生物センサまたは固定化微生物
カラム−酸素電極系を亜硝酸性窒素を含む排水に浸漬・
接触させ、亜硝酸性窒素濃度の減少に対応して生ずる溶
存酸素の減少量を微生物センサまたは酸素電極で検出し
、これより間接的に亜硝酸性窒素を測定することを包含
する排水中の亜硝酸性窒素連続測定法において、亜硝酸
性窒素酸化細菌が独立栄養細菌である硝酸生成細菌であ
ること、そして該固定化微生物膜または固定化微生物カ
ラムを抗生物質を含有する無機液体培地により隔時的に
洗浄することを特徴とする排水中の亜硝酸性窒素連続測
定法である。

（作　用〕 本発明の固定化微生物膜または固定化微生物カラムに用
いられる亜硝酸性窒素酸化細菌は、独立栄養細菌である
硝酸生成細菌、例えばニトロバクタ−・ビッグラドスキ
ー（Ｈ４ｔｒｏｂａｃｔｏｒ　ｗｉｎｏｇｒａ−ｄｓｋ
ｙｉなどである。このような独立栄養細菌は、排水中に
存在する有機物を資化して酸素を消費することがないの
で特に有効である。このような硝酸生成細菌を用いた固
定化微生物膜および固定化微生物カラムの調製について
は以下の実施例の部で説明する。

一般に、固定化微生物膜または固定化微生物カラムの使
用を長期間にわたり連続的に操作すると膜またはカラム
内に他の微生物が増殖してセンサとしての選択性の劣化
を生しる。したがって、本発明の方法においては、固定
化微生物膜または固定化微生物カラム内で硝酸生成細菌
が選択的に生育するように、かつ、排水中に存在する有
機物を資化して酸素を消費する従属栄養細菌の増殖を阻
害するように、該膜またはカラムを硝酸生成細菌に適し
た無機液体培地にテラマイシンのような抗生物質を添加
したもので隔時的に洗浄する。このような無機液体培地
としては、ＫＮＯ，、にＨＣＯ３、に、ＩＩＰＯ，、Ｋ
ＩＩＩＰＯ４、Ｍｇ５ＯイＣａ１ｚ、　ＦｅＳＯ４、Ｎ
ａＣ１等を含有する水溶液があげられる。

本発明の方法を実施するためには、例えば、第１図に示
したような装置を用いればよい。第１図は、固定化微生
物カラムを用いた亜硝酸性窒素連続測定装置の一構成図
である。まず、装置について説明すると、１はフィルタ
、２は送液ポンプ、３はエア・ポンプ、４は熱交換器、
５は恒温槽、６ば固定化微生物カラム、７は酸素電極、
８は表示計、９はメモリ、１０は記録計、１１は演算部
、１２及び１４は流路切換バルブ、１３は送液ポンプ、
１５は標準溶液ボトル、１６は緩衝液ボトル、１７は洗
浄再生液ボトルである。

次に、測定法の実施について説明するに、測定すべき試
料水はフィルタ１を通り、送液ポンプ２によりエアポン
プ３からの空気と恒温槽５内で熱交換器４で加温・混合
されて固定化微生物カラム６に送られ、ここで亜硝酸性
窒素は硝酸性窒素に変換され、溶存酸素が減少する。試
料水は、酸素電極７によってその溶存酸素量が測定され
た後、排出される。この測定された溶存酸素量に、予め
亜硝酸性窒素標準溶液１５を用いることにより求めてお
いた演算式（これはメモリ９に記憶しておく）を適用す
れば試料水中の亜硝酸性窒素濃度が計算され、表示（８
）され、記録（１０）される。

また、固定化微生物カラム６は、洗浄再生液ボトルから
洗浄再生液を隔時的に流すことにより洗浄再生できる。

また、本発明の方法を実施するのに用いることができる
亜硝酸性窒素連続測定装置の他の構成を第２図に示す、
第２図の装置は、第１図に示した装置における固定化微
生物カラム６及び酸素電極７に代えて微生物センサ１８
を用いたものである。

測定のフローは、第１図に関して説明したものとほぼ同
様であり、微生物電極により試料水中の亜硝酸性窒素濃
度を求める。

〔実施例〕

以下、本発明の方法を実施例により説明する。

大施■上 まず、下記の表１に示す組成の無機液体培地１００ａｌ
硝＃ＩＭ、生成細菌（Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｏｒ　ｗｉｎ
ｏｇｒａｄ−ｓｋｙｉ）を約１０１個／　ｓ　ｊ含む液
体培地５ｍｊを接種し３００ａｇ三角フラスコ内で２８
℃、３００ｒｐ−にて回転振盪培養を２週間行った。こ
の間に基質Ｎｏ！−Ｎ）の消失に対応して１００　→２
５０ｕｇＮ／　ｍ　ｌのフィーディングを行った。

表１　培地組成 上記培養液を７．０ＯＱｒｐ■で３０分間遠心分離を行
い、菌体を分離し、これを蒸留水１０−１に分散させた
。この溶液に滅菌した３％アルギン酸ナトリウム水溶液
１ＯＩ１１を溶解させた。この溶液をシリンジに採取し
、０．　Ｉ　ＭＣａＣ１ｆｆｉ溶液中に滴下し、アルギ
ン酸カルシウム固定化微生物ゲル粒子を得た。このゲル
粒子を直径１０ｆｉ、長さ１００鶴のガラス管に充填し
て固定化微生物カラムとした、　次いで、この固定化微
生物カラムを用いて第１図に示すような亜硝酸性窒素連
続測定装置を構成した。

次いで、この測定装置について亜硝酸性窒素標準溶液（
ＮＣｈ−Ｎとして２０ｍｇ／ｇ溶液）を測定試料として
測定を行い、微生物カラムの安定性（相対活性）を求め
た。得られた結果を第３図に示す、第３図において、１
は下記の表２に示すような洗浄再生液によって洗浄した
場合、２はそのような洗浄をしない場合の相対活性を表
わす、第３図から明らかなように、表２に示す洗浄再生
液による洗浄によって１ケ月以上の安定した測定が可能
になった。

表２　洗浄再生液組成 実施例１と同様の方法で培養した硝酸生成細菌（Ｎｉｔ
ｒｏｂａｃｔｏｒ　ｗｉｎｏｇｒａｄｓｋｙｉ）の培養
液１　（１／ｌを孔径０．４５μ墨、膜厚１００μ−の
酢酸セルロース膜で加圧濾過し、菌体を膜上に捕捉した
後、厚さ７μ鋤、孔径０．１　μ−のポリカーボネート
膜を積層し、膜間を接着して固定化微生物膜を得た。

このようにして得られた固定化微生物膜を酸素電極に装
着して微生物センサとし、これを用いて第２図に示すよ
うな亜硝酸性窒素連続測定装置を構成した。

このように構成した装置により下水処理水を連続的に測
定し、微生物電極の安定性を求めた。

得られた結果を第４図及び第５図に示す。第４図は微生
物電極を実施例１の表２に示した組成の洗浄再生液を用
いて洗浄した場合、そして第５図はそのような洗浄をし
ない場合の結果を示す０両図において、実線は標準溶液
（亜硝酸性窒素として２０ｍｇ／ｊ）に対する相対出力
の経時変化を、破線はグルコース５０５ｇ／ｌの溶液に
対する相対出力の経時変化を示す。

本発明に従って洗浄再生液による洗浄を行った場合には
、１ケ月近く安定して亜硝酸性窒素濃度の計測が可能で
あり、しかも有機物（グルコース）による妨害はほとん
ど認められないが（第４図）、洗浄再生液による洗浄を
行わないと亜硝酸性窒素に対する出力は低下し、逆にグ
ルコースに対する出力の増加が認められた（第５図）、
これは、洗浄再生液により亜硝酸生成細菌が選択的に生
育し、また抗生物質により雑菌の増殖が阻害されている
ことを示すものと考えられる。

〔発明の効果〕

本発明により、排水中の亜硝酸性窒素濃度を固定化微生
物を応用して測定する場合に、微生物として独立栄養細
菌である硝酸生成細菌を用いるとともに、所定の無機液
体培地を洗浄再生液として用いて洗浄することにより、
亜硝酸生成細菌が選択的に生育し、したがってセンサと
しての選択的の低下が防止されるので、長期間安定して
精度よく連続して亜硝酸性窒素の測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法を実施するのに用いられる固定
化微生物カラムを用いた亜硝酸性窒素連続測定装置の一
構成図である。第２図は、本発明の方法を実施するのに
用いられる微生物センサを用いた亜硝酸性窒素連続測定
装置の一構成図である。第３図は０本発明に従う洗浄再
生液の有効性（微生物カラムの安定性）を示す図である
。第４図は、本発明に従う洗浄再生液の有効性（微生物
センサの安定性）を示す図である。第５図は、洗浄再生
液による洗浄をしない場合の微生物センサの安定性を示
す図である。 １・・・フィルタ、２・・・送液ポンプ、３・・・エア
ポンプ、４・・・熱交換器、５・・・恒温槽、６・・・
固定化微生物カラム、７・・・酸素電極、８・・・表示
計、９・・・メモリ、１０・・・記録計、１１・・・演
算部、１２．１４・・・流路切換バルブ、１３・・・送
液ポンプ、１５・・・標準溶液ボトル、１６・・・緩衝
液ボトル、１７・・・洗浄再生液ボトル、１８・・・微
生物センサ。 箋ｌ濡 ノσ 箋３坊 脛蓮時間　　Ｂ 箋ｑス Ｈ擾吟門　Ｂ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 亜硝酸性窒素酸化細菌を含む固定化微生物膜を備えた微
   生物センサまたは固定化微生物カラム・酸素電極系を亜
   硝酸窒素を含む排水に浸漬・接触させ、亜硝酸性窒素濃
   度の減少に対応して生ずる溶存酸素の減少量を微生物セ
   ンサまたは酸素電極で検出し、これより間接的に亜硝酸
   性窒素を測定することを包含する排水中の亜硝酸性窒素
   連続測定法において、亜硝酸性窒素酸化細菌が独立栄養
   細菌である硝酸生成細菌であること、そして該固定化微
   生物膜または固定化微生物カラムを抗生物質を含有する
   無機液体培地により隔時的に洗浄することを特徴とする
   排水中の亜硝酸性窒素の連続測定法。