JPS643548B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 硫酸イオンを硫化水素に還元する硫酸イオン
還元バクテリアで硫酸イオンを含有する廃水を処
理し、次いで、金属イオンを金属硫化物の形で沈
澱させる硫酸イオンを含有する廃水より、重金属
類を沈澱させる方法において、該バクテリアを、
栄養液及び廃水の一部の存在下、一又はそれ以上
の培養器で培養し、こうして得られた該バクテリ
アによつて生じた硫化水素を含有する水溶液を、
残りの大部分の廃水と一緒に沈澱容器へ導入する
ことを特徴とする、廃水より重金属類を沈澱させ
る方法。

明細書 本発明は、廃水（液）から重金属を沈澱させる
新規な方法に関する。

工業廃水のあるものは、環境衛生の観点から好
ましくない物質である重金属や硫酸塩を含有して
いる。そのような廃水を放出する産業は、主とし
て二種類ある。すなわち、金属処理に関連して酸
液を用いるものと硫酸塩鉱を濃縮するプラントと
である。そのような廃水流出液からイオンならび
に、重金属を回収する方法は環境を保護するばか
りでなく、経済的にも有益である。

金属や硫酸イオンが廃水中にあまりにも高濃度
に含まれていると、自然界の生物学的浄化プロセ
スが損われてしまう。さらにもつと深刻な結果と
して、魚類に毒物が拡散し、ある場合には人間の
食物鎖（food chain）に有毒な重金属が生物学
的に豊富となり、硫酸イオンが微生物の作用で、
有毒な硫化水素に変換されるという現象が生じ
る。又、この食物鎖において動植物体が徐々に金
属を蓄積するので、廃水中に含まれる比較的低濃
度の金属といえども長い間には、湖や山川の植物
や動物の生命に影響を与えるであろう。

従来、主として廃水から重金属類を除のに用い
られている方法、あるいは試験法には次のものが
ある。

(1) 化学的な添加剤を使用することにより、わず
かに可溶化した金属類を沈澱させる。

(2) 電気分解により沈澱させる。

(3) イオン交換技術により、問題の金属イオンを
等量の他の陽イオンに交換する。

(4) 化学的に抽出する。

第一の方法が最も簡便であり、それ故に現在の
ところ最も広く用いられている。この方法は、例
えば、水酸化物によりわずかに可溶となつた重金
属塩を沈澱させることからなる。この沈澱は、あ
る至適PH値で行わなければならない。沈澱工程の
あと、廃液のPHを水受領体（receiving body of
water）に適当な値に調節する。

このPH調節は、しばしば、泥漿を含有する重金
属を分離すると同時に行われる。

金属類を電気分解により沈澱させる方法は、廃
水浄化手段としては今のところ、殆んど不可能に
近いと考えられているが、ある種の濃縮浴にはう
まく適合するかもしれない。イオン交換法は、現
時点では化学的な沈澱法に匹敵できない。これは
もちろん主として、大量の水をイオン交換するプ
ラントにかかる膨大な投資負担に原因するもので
ある。化学的抽出法も考えられるが、大量の水を
処理しなければならない場合には、煩雑である。

重金属類を沈澱させるのに、微生物学的方法が
利用できることも知られている。この方法では、
硫酸イオンを還元するバクテリアで廃水を処理す
ると、硫酸イオンが硫化水素に還元され、次いで
この硫化水素が金属イオンを金属硫化物の形で沈
澱させる。しかしながら、この方法は、全体のプ
ロセスが単一の容器で行われているという事実の
ために、現実の実施には使用されていない。この
ようにして行なうと、この方法では必常に微細な
結晶性硫化物の沈澱が得られ、この沈澱を沈降
法、あるいは過法で除去することは極めてむず
かしい。

本発明の目的は、二行程で実施され、かつ、工
業的規模で使用することができる生物学的沈澱法
の改良方法を提供することにある。この目的は、
硫酸イオンを硫化水素に還元する硫酸イオン還元
バクテリアで廃水を処理し、次いで金属イオンを
金属硫化物の形で沈澱させることからなる、廃水
から重金属類を沈澱させる新規な方法によつて達
成された。本発明によれば、上記方法は、栄養液
及び廃水の一部の存在下で該バクテリアを一又は
二以上の培養器で培養すること、そして該バクテ
リアによつて生じる硫化水素を含有する水溶液
を、残りの大部分の廃水と一緒に沈澱容器に導入
することを特徴とする。

該沈澱容器中で行われる沈澱工程では、金属硫
化物が綿状沈澱（フロツク）の形で生じ、このも
のは、殊に廃水が鉄（）イオンを含んでいると
きには容易に沈降する。別の培養器を使用すれ
ば、さらに撹拌しつづけながら培養を行なうこと
もできるし、添加する有機物の量を減少させるこ
とができるので、この方法はさらに経済的とな
る。

金属硫化物は、溶解積が低いため、直ちに沈澱
する。本発明の方法に従つて沈澱させることがで
きる金属類は、例えば、殺菌剤であるpbやHg、
Cd及びFe、Cu、Ni、Zn、Co、Mn、Agの如き
他の金属類である。この方法をこれらのタイプの
廃水浄化に達すると、高い価値があることが試験
によつて示されている。この方法は確実な生物学
的化学的原則に従つて、効果的に進行する。沈澱
した金属硫化物は、例えば、再循環して新しい濃
縮工程にまわしてもよい。

本発明の方法に有用な硫酸イオン還元バクテリ
アとしては、例えば、デサルフオビブリオ属やデ
サルフオトマキユラム属（Desulfotomaculum）
が挙げられる。

上記バクテリアの成長を促進するために、適当
な栄養基質を添加する必要がある。栄養液として
は、酵母工場や醸造所、酪農工場の廃水のような
栄養に富む工場廃水を適宜使用することができ
る。これによつて、この方法で排出される有機物
の量を非常に低いレベルに保つことができる。

上記バクテリアを培養するのに有用なPH域は
5.5から９の間である。至適PHは６から８の間、
好ましくは約７である。栄養基質をこのバクテリ
アが分解すると、有機酸、主として酢酸が生じる
ので、PH値は培養が進行する間に落ちてくる。従
つて、通常、NaOHの如きアルカリを添加して
PH値を制御する必要がある。

本発明による方法は、バツチ方式で行なつても
よいし、連続的に行なうこともできる。以下、本
発明による連続法について詳細に説明する。

この方法は、二つの別々の容器（コンテナー、
タンク、盆状容器）、すなわち、培養器と沈澱容
器中で行われる。バクテリアの培養は大部分培養
器で行われる。有機物の殆んどすべてはこの容器
中で消費されてしまう。重金属類を除去して精製
すべき廃水の一部、栄養液及びPHをコントロール
するためのアルカリ溶液（例えば、NaOH溶液）
をこの培養器に連続的に導入する。PHを例えば、
６に調整すると、生じる沈澱はもつばら、水酸化
物及び／又はオキシ水酸化物の形となつた鉄であ
る。他の金属類は、種々の程度に（to ａ
varying extent）共沈する。必要なら、廃水のPH
調整及び付随する水酸化物の沈澱を別々の工程で
行なつてのち、廃水を培養器に導入してもよい。
培養器の内容物をゆつくり撹拌し、こうして生じ
た沈澱は底部バルブからある程度排出してもよ
い。培養器中の滞留時間は10乃至40時間である。

培養器においては、廃水に存在する硫酸イオン
がバクテリアの作用により、H₂Sに還元される。
得られたH₂S含有水溶液を沈澱容器へ連続的に導
入する。そこでは、廃水の残りの部分も連続的に
導入される。この沈澱容器中では、金属硫化物の
沈澱が速やかに進行する。そしてこれらの金属硫
化物が綿状沈澱として得られ、このものは容易に
沈降して沈積物となる。この沈積物は、沈澱容器
の底部バルブから除去することができる。この沈
澱は、次の第三の容器で沈降させてもよい。さら
に、適当なタイプのフイルターにつないで、もつ
と微粒子を分離してもよい。沈澱容器中の滞留時
間は0.5乃至２時間である。(a)沈澱容器に直接供
給する廃水の（流）量及び(b)培養器に供給する量
の相対的割合を適宜選択調節することによつて、
廃水中の重金属類を完全に沈澱させると同時に、
浄化された水が許容できない程度の高い硫化水素
残留量を含むことを防止することができる。

排出された浄化精製水は、さらに硫酸イオンを
還元し続けることができるバクテリアを含有して
いてもよいが、これらバクテリアは栄養物と一緒
に供給され、かつ、PH値が5.5以上である場合に
だけ活性である。排出水はこれら二つの条件のど
れも満足しない。さらに、この種のバクテリアは
あらゆる自然の水受領体に存在しており、従つ
て、排出水によつて加えられたバクテリアは、既
存の生態系を変化させ得るような作用を全くもつ
ていない。

上記方法によつて行われた実験において、次の
ような結果が得られた。

次のような量の硫酸イオン及び金属を有する、
シミユレートされた廃水を精製した。SO₄約600
mg／、Cu約10mg／、Zn約600mg／及びFe
約500mg／。沈澱容器から出てくる過されて
いない液は、Cu＜0.1mg／、Zn＜0.1mg／、
Fe10〜50mg／及びH₂S約10mg／を含んでい
た。Feの排出量は故意にゼロに減少させていな
いが、実際には、沈澱容器中でPHを調節すること
により、ゼロにすることができる。その代りに、
他の方法と組合せて、残つている鉄を有利に使用
することができる。次いで、でてきた水に通気す
ると、残つているH₂Sが硫酸イオンに、Fe²⁺が
Fe³⁺に酸化される。３価の鉄は、次いで、硫化
鉱を浸出する生物学的方法に再循環されるか、あ
るいは、水受領体におけるフロツク沈澱化剤
（flocculant）として用いられる。後者の場合、
金属ばかりでなくリンも共沈する。

本発明による生物学的方法は、金属イオンを単
に化学的に沈澱させる方法にくらべて、大きな利
点を有する。本発明の方法はよりクリーンであ
る。化学物質を添加する必要がなく、これは、他
の物質との連鎖反応を生じる危険性を最小限にす
る。

硫化物の溶解積は、もともと水酸化物よりも低
い。従つて、処理後の重金属類の残留濃度は、本
発明の生物学的方法においては、実質上より低
い。このことは、低インプツト量のものについて
は使用できない化学的沈澱法とは異なり、本発明
の生物学的方法が非常に低インプツト量の重金属
類を有する廃水についても効果的であるというこ
とを意味する（溶解積を例示すれば次の如くであ
る。CuS10^-36、Cu（OH）₂10^-19、CdS10^-26、Cd
（OH）₂10^-4、ZnS10^-25、Zn（OH）₂10^-17）。

以上要するに、本発明による方法は次の理由で
商業的価値が高い。すなわち、この方法は連続操
作に非常に役だつ。高価な化学物質を添化する必
要がないので安価である。タンク容量を許容限界
内に維持できるので高い資本投資を要しない。大
量の廃水をもつ工場に適用できる。高濃度の金属
にも耐えられる。