(57)【要約】【課題】生物活性を向上させることができる培養方法及び装置、廃水処理方法及び装置を提供する。【解決手段】培地を用いて細胞を培養する細胞の培養方法であって、培地中に含まれる金属元素のうち、Ｍｎ、Ｍｏ及びＣｏの少なくとも１つの濃度が０．００１ｍｇ／Ｌ以下である培養方法である。また、培地から金属元素を除去する金属元素除去部１４と、金属元素除去部１４で金属元素が除去された培地に、Ｍｎ、Ｍｏ及びＣｏを含まない金属元素を添加する金属元素添加部１６と、金属元素添加部１６でＭｎ、Ｍｏ及びＣｏを含まない金属元素が添加された培地を用いて細胞を培養する培養部１８と、を備える。さらに、金属元素を除去した水を用いた製造設備４６から排出された排水に、Ｍｎ、Ｍｏ及びＣｏを含まない金属元素を添加し、廃水処理を行う廃水処理方法及び装置である。【選択図】図４
2020127383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
培地を用いて細胞を培養する細胞の培養方法であって、
前記培地中に含まれる金属元素のうち、Ｍｎ、Ｍｏ及びＣｏの少なくとも１つの濃度が０．００１ｍｇ／Ｌ以下である培養方法。
【請求項２】
前記培地を連続して供給する請求項１に記載の培養方法。
【請求項３】
前記培地は、金属元素を取り除いた水に、Ｍｎ、Ｍｏ及びＣｏ以外の金属元素を加えた培地である請求項１又は２に記載の培養方法。
【請求項４】
前記細胞が硝化細菌又はアナモックス細菌である請求項１から３のいずれか１項に記載の培養方法。
【請求項５】
前記培地は窒素排水である請求項４に記載の培養方法。
【請求項６】
前記細胞は、担体に固定化又は包括固定化されている、又は、膜分離により、前記培地中に維持されている請求項１から５のいずれか１項に記載の培養方法。
【請求項７】
培地から金属元素を除去する金属元素除去部と、
前記金属元素除去部で前記金属元素が除去された培地に、Ｍｎ、Ｍｏ及びＣｏを含まない金属元素を添加する金属元素添加部と、
前記金属元素添加部で前記Ｍｎ、Ｍｏ及びＣｏを含まない金属元素が添加された培地を用いて細胞を培養する培養部と、を備える培養装置。
【請求項８】
前記細胞が硝化細菌又はアナモックス細菌である請求項７に記載の培養装置。
【請求項９】
前記培地は窒素排水である請求項８に記載の培養装置。
【請求項１０】
前記細胞は、担体に固定化又は包括固定化されている、又は、膜分離により、前記培地中に維持されている請求項７から９のいずれか１項に記載の培養装置。
【請求項１１】
金属元素を除去した水を使用した製造工程から排出された排水の廃水処理方法であって、
前記排水に、Ｍｎ、Ｍｏ及びＣｏを含まない金属元素を添加する添加工程と、
細菌を用いて前記排水の廃水処理を行う廃水処理工程と、を有する廃水処理方法。
【請求項１２】
前記細菌が硝化細菌又はアナモックス細菌である請求項１１に記載の廃水処理方法。
【請求項１３】
前記排水は窒素排水である請求項１２に記載の廃水処理方法。
【請求項１４】
前記細菌は、担体に固定化又は包括固定化されている、又は、膜分離により、前記排水中に維持されている請求項１１から１３のいずれか１項に記載の廃水処理方法。
【請求項１５】
金属元素を除去した水を用いた製造設備から排出された排水の廃水処理装置であって、
前記排水にＭｎ、Ｍｏ及びＣｏを含まない金属元素を添加する金属元素添加部と、
細菌を用いて、前記金属元素添加部で前記Ｍｎ、Ｍｏ及びＣｏを含まない金属元素が添加された排水の廃水処理を行う廃水処理部と、を備える廃水処理装置。
【請求項１６】
前記細菌が硝化細菌又はアナモックス細菌である請求項１５に記載の廃水処理装置。
【請求項１７】
前記排水は窒素排水である請求項１６に記載の廃水処理装置。
【請求項１８】
前記細菌は、担体に固定化又は包括固定化されている、又は、膜分離により、前記排水中に維持されている請求項１５から１７のいずれか１項に記載の廃水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、培養方法、培養装置、廃水処理方法及び廃水処理装置に係り、特に、培地中又は排水中の金属元素を特定することで、細胞数の向上、各種活性を向上させることができる培養方法、培養装置、廃水処理方法及び廃水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体を製造する工場では、半導体表面に金属が残ると製品に悪影響を与えるため、金属元素を除去した水が用いられ、例えば、半導体のエッチング液として、金属元素を除去した水にフッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）を主成分とする薬剤が使用されている。そのため、このような設備から排出される排水中には、廃水処理に用いられる細菌を維持するために必要な金属元素が含まれておらず、廃水処理を行う前に、金属元素を添加することが行われていた。
【０００３】
例えば、下記の非特許文献１には、金属元素として、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｓｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ及びＢを添加することが記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Van der Graaf et al., Microbiology 142:p.2187-2196 (1996)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
培地又は排水中に金属元素が不足する場合には、金属元素を添加することで、活性を向上させることができる。しかしながら、どの金属が培地又は排水中に含まれることで活性が向上するか、詳細な条件については検討されていなかった。また、従来は、金属成分を添加することで活性が向上することは知られていたが、制限又は排除することで、活性が向上することについては検討されていなかった。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、培地又は排水中に含まれる金属元素を制限することで、生物活性を向上させることができる培養方法、培養装置、廃水処理方法及び廃水処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的を達成するために、本発明に係る培養方法は、培地を用いて細胞を培養する細胞の培養方法であって、培地中に含まれる金属元素のうち、Ｍｎ、Ｍｏ及びＣｏの少なくとも１つの濃度が０．００１ｍｇ／Ｌ以下である。
【０００８】
本発明の目的を達成するために、本発明に係る培養装置は、培地から金属元素を除去する金属元素除去部と、金属元素除去部で金属元素が除去された培地に、Ｍｎ、Ｍｏ及びＣｏを含まない金属元素を添加する金属元素添加部と、金属元素添加部でＭｎ、Ｍｏ及びＣｏを含まない金属元素が添加された培地を用いて細胞を培養する培養部と、を備える。
【０００９】
本発明の目的を達成するために、本発明に係る廃水処理方法は、金属元素を除去した水を使用した製造工程から排出された排水の廃水処理方法であって、排水に、Ｍｎ、Ｍｏ及びＣｏを含まない金属元素を添加する添加工程と、細菌を用いて排水の廃水処理を行う廃水処理工程と、を有する。
【００１０】
本発明の目的を達成するために、本発明に係る廃水処理装置は、金属元素を除去した水を用いた製造設備から排出された排水の廃水処理装置であって、排水にＭｎ、Ｍｏ及びＣｏを含まない金属元素を添加する金属元素添加部と、細菌を用いて、金属元素添加部でＭｎ、Ｍｏ及びＣｏを含まない金属元素が添加された排水の廃水処理を行う廃水処理部と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の培養方法及び培養装置によれば、培地中に含まれる金属元素のうち、Ｍｎ、Ｍｏ及びＣｏの少なくとも１つの濃度を０．００１ｍｇ／Ｌ以下と低濃度にすることで、細胞数を向上させることができる。また、本発明の廃水処理方法及び廃水処理装置によれば、Ｍｎ、Ｍｏ及びＣｏを含まない金属元素が添加された排水とすることで、廃水処理における生物活性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】培養装置を示す装置フローである。
【図２】廃水処理装置を含む装置を示す装置フローである。
【図３】実施例１から実施例５で使用した装置を示す図である。
【図４】実施例１の結果を示す図である。
【図５】実施例２の結果を示す図である。
【図６】実施例４の結果を示す図である。
【図７】実施例５の結果を示す図である。
【図８】実施例５の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面に従って、本発明に係る培養方法、培養装置、廃水処理方法及び廃水処理装置について説明する。なお、本明細書において、「〜」とは、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
【００１４】
［培養方法］
本実施形態の培養方法は、培地中に含まれる金属元素のうち、Ｍｎ、Ｍｏ及びＣｏの少なくとも１つの濃度が０．００１ｍｇ／Ｌ以下とする培養方法である。
【００１５】
＜培地の調整方法＞
本実施形態の培地は、供給する培地中のＭｎ、Ｍｏ及びＣｏの少なくとも１つ以上の元素を０．００１ｍｇ／Ｌ以下に制限し、培養を行う。Ｍｎ、Ｍｏ及びＣｏの少なくとも１つ以上の元素を０．００１ｍｇ／Ｌ以下に制限する方法としては、Ｍｎ、Ｍｏ及びＣｏを選択的に吸着する吸着材などにより処理することができる。
【００１６】
また、すべての金属元素を取り除いた超純水を製造し、この超純水に必要な金属元素を添加することができる。このとき、添加する金属元素から、Ｍｎ、Ｍｏ及びＣｏの１つ以上を排除する。超純水を製造する方法としては、蒸留、イオン交換樹脂又は逆浸透膜などにより、金属元素を除去し、製造することができる。製造される超純水としては、電動率１７ＭΩ・ｃｍ以上、０．０５８μＳ／ｃｍ以下のものが好ましい。この方法で培地を製造することで、必要な金属元素の添加量を管理することができる。
【００１７】
培養に必要な添加する金属元素として、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎなどの元素は、培地中に含まれないと細胞の増殖ができなくなるため、添加することが好ましい。その他、添加する金属元素としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇなどが挙げられる。添加する金属元素は、大量に添加するとコストかかり、また、活性を阻害する可能性がある。また、培地が排水である場合、廃水処理後の処理水を放流する先の環境汚染も懸念される。したがって、添加する金属元素の量としては、性能を維持することができる限度の量が必要であり、０．００５ｍｇ／Ｌ以上とすることが好ましく、０．０２ｍｇ／Ｌ以上とすることが好ましい。
【００１８】
＜培養方法及び培養期間＞
培養は、培地を連続して供給する連続培養で行うことが好ましい。また、培養期間については、特に限定されないが、１週間以上、より好ましくは１か月以上である。細胞が分裂するまでの時間によって、効果が生じるまでの時間は異なる。すなわち、細胞内に維持されている金属元素は、分裂する細胞に受け継がれるため、分裂する時間が速い細胞であれば、金属元素の要求量も多くなり、早く効果が表れる。一方、寿命の長い細胞では、一旦取り込んでしまうと、細胞内で維持されるため、効果が生じるのに時間を要する。したがって、寿命の長い細胞に対しては、長い期間培養することで、高い効果を得ることができる。なお、回分培養で培養してもよく、短期的な培養を行ってもよい。
【００１９】
＜細胞＞
本実施形態の培養方法で培養される細胞としては、主に、微生物細胞であるが、動物細胞にも適用することができる。特に、培地として窒素排水を用いる場合は、硝化細菌又はアナモックス細菌とすることができる。
【００２０】
細菌は担体に固定化された状態で培養槽（培養部）に保持されていることが好ましい。細菌を固定化する方法としては、担体表面に付着固定化させ固定化担体とする方法、及び、担体内に細菌を包摂させて固定化し包括固定化担体とする方法がある。包括固定化担体とすることで、担体の内部に細胞を維持することができるので、長期の培養を行っても細胞（細菌）が流出することを防止することができる。
【００２１】
担体としては、例えば、ポリビニルアルコール、アルギン酸、ポリエチレングリコール、アクリルアミド等のゲル担体や、セルロース、ポリエステル、ポリプロピレン、塩化ビニル、ポリウレタン等のプラスチック担体や、活性炭、珪藻土、ゼオライト等の無機担体等が挙げられる。担体の形態は、例えば、球、円筒、円柱、立方体、直方体等の適宜の形状に成型した浮遊担体を用いる流動床、スポンジ状、不織布状、中空糸状等とした担体濾材をハニカム状、波形状、格子状、繊維状、菊花状等に配列した固定床のいずれでもよい。流動床については、浮遊担体の大きさは、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲が好ましく、その充填率は、培養槽容量に対して１０体積％以上４０体積％以下の範囲が好ましい。一方、固定床については、その充填率は、培養槽容量に対して見かけ上の占有容積で１０体積％以上５０体積％以下の範囲が好ましく、その空隙率は、８０％以上であることが好ましい。
【００２２】
また、細胞を担体に固定化しない場合は、培養した細胞を分離する方法として、ＭＢＲ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｂｉｏ  Ｒｅａｃｔｏｒ）リアクターによる膜分離が挙げられる。これにより、培養した細胞が培養槽から流出することも防止することができる。膜の素材としては、ＰＶＤＦ、ＰＶＣ、ＰＥ等を用いることができるが、特に限定されない。膜の孔径は、分離する細胞のサイズに合わせて適切に選択する。
【００２３】
＜効果原因の推察＞
近年、硝化細菌の培養の場合、硝化細菌が過酸化水素を生成するため、活性が低下し、単離培養ができないということが知られている。生成した過酸化水素は、他の細菌のもつカタラーゼなどの過酸化水素を分解する酵素により分解される。そのため、過酸化水素の生成活性を低下させることができれば、硝化細菌が自ら生成する毒物を低減することができる。過酸化水素の生成活性を低下させることで、細胞内での過酸化水素濃度を下げることができるので、活性が大幅に上昇することが期待できる。
【００２４】
上記の反応経路については特定できていないが、Ｍｏ、Ｍｎ及びＣｏの元素はこれらの反応に寄与し、Ｍｏ、Ｍｎ及びＣｏの濃度を低くすることで、過酸化水素の生成活性を低下させていると推察される。Ｍｏ、Ｍｎ及びＣｏの濃度は０．００１ｍｇ／Ｌ以下とすることで、本発明の効果を得ることができる。一方、Ｆｅはアンモニア酸化酵素に利用されており、Ｆｅが無いと、そもそも硝化細菌は増殖することができない。これらのことから、増殖に必要な金属元素を供給し、さらに過酸化水素などの活性酸素種の毒物を除去できれば、活性が向上すると考えられる。
【００２５】
＜培養装置＞
図１は、本実施形態の培養装置を示す装置フローである。培養装置は、金属元素除去部１４、金属元素添加部１６及び培養部１８を備える。培地供給配管１２から供給された培地は、金属元素除去部１４及び金属元素添加部１６で処理され、培養部１８に供給される。培養部１８で、培養部１８内に投入された細胞が培養される。培養部１８で使用された培地は培地排出配管２０から排出される。
【００２６】
金属元素除去部１４は、培地供給配管１２から供給された培地から金属元素を除去する。金属元素除去部１４としては、蒸留装置、イオン交換樹脂、逆浸透膜などを挙げることができる。
【００２７】
金属元素添加部１６は、Ｍｎ、Ｍｏ及びＣｏを含まない金属元素を添加する。添加する金属元素としては、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇなどを挙げることができる。金属元素の添加に用いられる装置は特に限定されない。なお、本明細書において、「Ｍｎ、Ｍｏ及びＣｏを含まない」とは、Ｍｎ、Ｍｏ及びＣｏを積極的に添加しないことをいい、コンタミネーションは含まない。具体的には、０．００１ｍｇ／Ｌ以下のことをいう。
【００２８】
培養部１８は、金属元素添加部１６で、Ｍｎ、Ｍｏ及びＣｏを含まない金属元素が添加された培地を用いて細胞の培養を行う。培養部１８としては培養槽を挙げることができる。培養部１８は、ｐＨコントローラー及び温度調節手段を備え、培養部１８内のｐＨ及び温度が培養に最適な条件に適宜調節される。培養部１８へは、金属元素添加部１６で、金属元素が添加された培地が連続的に供給され、細胞の培養が行われる。培養部１８内に投入される細胞としては、細胞をそのまま投入してもよく、細胞を担体に固定化した固定化担体又は包括固定化担体としてもよい。
【００２９】
＜廃水処理方法及び廃水処理装置＞
上述した培養方法及び培養装置は、廃水処理方法及び廃水処理装置に適用することができる。図２は、本実施形態の廃水処理装置を含む装置を示す装置フローである。図２に示す装置は、金属元素除去部４４、製造設備４６、金属元素添加部４８及び廃水処理部５０を備える。なお、本実施形態の廃水処理装置は、金属元素添加部４８及び廃水処理部５０に相当する。
【００３０】
金属元素除去部４４は、原水配管４２から供給された原水から金属元素を除去する。金属元素除去部４４としては、蒸留装置、イオン交換樹脂、逆浸透膜などを挙げることができる。
【００３１】
金属元素除去部４４で金属元素が除去された水は、製造設備４６に送られ、製造に用いられる（製造工程）。製造設備４６は、金属元素が除去された水を用いる設備であり、例えば、半導体のエッチング処理を行う設備を挙げることができる。エッチング液には、フッ化アンモニウムを主成分とする薬剤が使用されており、エッチング処理を行う設備からは排水として、窒素排水が排出される。
【００３２】
金属元素添加部４８は、Ｍｎ、Ｍｏ及びＣｏを含まない金属元素を添加する（金属元素添加工程）。添加する金属元素としては、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇなどを挙げることができる。金属元素の添加に用いられる装置は特に限定されない。
【００３３】
廃水処理部５０は、金属元素添加部４８で、Ｍｎ、Ｍｏ及びＣｏを含まない金属元素が添加された排水を、細菌を用いて廃水処理を行う（廃水処理工程）。廃水処理部５０としては硝化槽及び脱窒槽を挙げることができる。廃水処理部５０は、ｐＨコントローラー及び温度調節手段を備え、廃水処理部５０内のｐＨ及び温度が廃水処理に最適な条件に適宜調節される。廃水処理部５０へは、金属元素添加部４８で、金属元素が添加された排水が連続的に供給され、廃水処理が行われる。廃水処理部５０内に投入される細菌としては、細菌をそのまま投入してもよく、細菌を担体に固定化した固定化担体又は包括固定化担体としてもよい。また、細菌としては、排水が窒素排水である場合は、硝化細菌又はアナモックス細菌を用いることができる。細菌は、処理する排水に含まれる成分に応じて、適宜選択することができる。廃水処理部５０で処理された処理水は、処理水排出配管５２から排出される。
【００３４】
本実施形態の廃水処理方法及び廃水処理装置によれば、排水中に含まれるＭｎ、Ｍｏ及びＣｏの少なくとも１つの濃度を低くすることができるので、細菌の生物活性を向上させることができ、廃水処理能力を向上させることができる。また、金属元素を除去した水を用いた製造設備からの排水に使用するため、排水に対して金属元素の除去を行う必要がなく、作業を効率化できる。
【００３５】
また、本実施形態の培養方法、培養装置、廃水処理方法及び廃水処理装置は、アナモックス反応の前処理工程となる、半量を亜硝酸に酸化する部分亜硝酸型硝化工程において好適に用いることができる。アナモックス反応を用いた窒素排水処理では、硝化工程での活性維持が極めて重要である。アナモックス反応は、アンモニアと亜硝酸を、窒素ガスへと変換する反応である。排水中には、通常、アンモニアしかはいっていないので、アンモニアの半量を亜硝酸に酸化する工程が必要である。
【００３６】
後述する実施例で示す通り、処理水のアンモニアと亜硝酸がほぼ等量に含まれており、半量硝化ができていることがわかる。この性能を維持するためには、金属元素の添加が必須である。アナモックス反応では、アンモニアと亜硝酸の比率がずれ、どちらかが多くなりすぎると、処理水に残留して、性能が悪化することから、アナモックス反応の前処理工程となる、半量を亜硝酸に酸化する部分亜硝酸型硝化工程では、特に、硝化性能の維持が重要である。
【実施例】
【００３７】
以下に実施例を挙げ、本発明をより詳細に説明する。ただし、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。
【００３８】
（実施例１）＜Ｍｎ制限試験＞
図３に使用した実験装置１００の図を示す。容積を１．４４Ｌとした円筒型の反応槽１１０を用いて実験を行った。空気を供給できるようにガラス製の空気供給管１０２を取り付け，空気を、流量計１０４を用いて調整後、反応槽１１０に供給し、曝気させ，反応槽１１０内の担体１０６の流動と酸素供給を行った。曝気量は流量計１０４を用いて調整を行なった。また，原水は原水貯留槽１０８からポンプ（ペリスタポンプ）１１２を用いて、原水供給管１１４を通り供給した。反応槽１１０内のｐＨ調整は、ｐＨセンサー１１６により反応槽１１０内のｐＨを測定し、ｐＨコントローラー１１８を用いてポンプ１２０を制御し、アルカリ溶液貯留槽１２２内の１Ｎ  ＮａＯＨ溶液の供給量を制御した。１Ｎ  ＮａＯＨ溶液は、アルカリ溶液供給管１２４を通り、反応槽１１０内に供給され、ｐＨ７．５となるよう調整した。
【００３９】
≪基本排水≫
実験は、まず立上げ運転を行った。すなわち、金属元素制限を行わないで立上げ（培養）し、処理水中のアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素がほぼ等量となり、定常状態になった後から、制限試験を行った。
【００４０】
基本排水（基本培地）を以下に示す。原水（供試排水）としては，超純水に表１に示すアンモニア合成排水を調整し、その後、表２に示す金属元素および表３のＦｅ溶液を、１／１０００となるよう廃水に添加した。
【００４１】
【表１】
2020127383.tif 000003
【００４２】
【表２】
2020127383.tif 000004
【００４３】
【表３】
2020127383.tif 000005
【００４４】
≪Ｍｎ制限試験排水≫
Ｍｎ２＋を排除することで、亜硝酸型硝化反応が活性化するか検討するため、Ｍｎ２＋添加濃度を制限し，その硝化性能を評価した。金属元素添加条件を表２から表４に示すものとした。この金属元素溶液を１／１０００となるよう排水に添加した。
【００４５】
【表４】
2020127383.tif 000006
【００４６】
≪供試担体≫
硝化菌を含む活性汚泥をポリエチレングリコール系のゲルで包括固定化し、約４ｍｍの球体に整形した。
【００４７】
担体の作成には，表５に示す混合液［１］（アルギン酸ナトリウム、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン（ＴＭＥＤ）、純水、活性汚泥）を、表６に示す混合液［２］（ＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ、ペルオキソ二硫酸カリウム（ＫＰＳ））に滴下し，アルギン酸で被膜を作ることにより、球形に整形し、その後ＰＥＧを重合させることで硝化菌を包括固定化した。
【００４８】
【表５】
2020127383.tif 000007
【００４９】
【表６】
2020127383.tif 000008
【００５０】
処理水中のアンモニアと、亜硝酸の経過日変化の結果を図４に示す。３５日目までは、基本排水を供給し処理を行い、３５日目以降は、Ｍｎ制限試験排水を供給し、処理を行った。硝化活性を示す処理水中の亜硝酸が上昇していることが確認でき、３５日目の亜硝酸濃度は２３２ｍｇ／Ｌであったが、６４日目には２８０ｍｇ／Ｌまで上昇した。これらのことからＭｎを削除することで硝化活性が上昇することが確認された。
【００５１】
（実施例２）＜Ｍｏ制限試験＞
実施例１の金属元素添加条件を変更して同様に試験を行った。立ち上げ運転は、実施例１の基本排水を用いて行い、定常状態になった後、表２に示す金属元素濃縮液を表７に示す金属元素濃縮液に変更し、試験を行った。なお、表７の金属元素濃縮溶液を１／１０００となるように添加した。
【００５２】
【表７】
2020127383.tif 000009
【００５３】
結果を図５に示す。実施例２においては、６５日目までは、基本排水を供給し処理を行い、６５日目以降は、Ｍｏ制限試験排水を供給し、処理を行った。処理水の亜硝酸性窒素濃度は、６５日目に２７８ｍｇ／Ｌであったが、８５日目には３４８ｍｇ／Ｌに上昇した。Ｍｏを削除することで硝化活性が上昇することが確認された。
【００５４】
（実施例３）＜Ｃｏ制限試験＞
実施例１の金属元素添加条件を変更して同様に試験を行った。立ち上げ運転は、実施例１の基本排水を用いて行い、定常状態になった後、表２に示す金属元素濃縮液を表８に示す金属元素濃縮液に切り替えることで、Ｃｏ制限試験を行った。なお、表８の金属元素濃縮溶液を１／１０００となるように添加した。
【００５５】
【表８】
2020127383.tif 000010
【００５６】
その結果、処理水の亜硝酸濃度が２４９ｍｇ／Ｌから２８９ｍｇ／Ｌへ活性が上昇する傾向を確認が確認できた。
【００５７】
（実施例４）＜Ｎｉ制限試験＞
実施例１の金属元素添加条件を変更して同様に試験を行った。立ち上げ運転は、実施例１の基本排水を用いて行い、定常状態になった後、表２に示す金属元素濃縮液を表９に示す金属元素濃縮液に切り替えることで、Ｎｉ制限試験を行った。なお、表９の金属元素濃縮溶液を１／１０００となるように添加した。
【００５８】
【表９】
2020127383.tif 000011
【００５９】
結果を図６に示す。Ｎｉのみを制限した実施例４については、処理水中のＮＯ２濃度は極めて安定しており、Ｎｉを制限することによる活性の影響が現れなかった。
【００６０】
（実施例５）＜Ｚｎ制限試験＞
Ｚｎの影響を確認するため、表２に示す金属元素濃縮液を表１０に示す金属元素濃縮液に切り替えることで、Ｚｎを制限した。濃縮液は１／１０００となるよう添加した。なお、制限確認後、回復性能を見る時は、適宜、Ｚｎ溶液を所定濃度となるよう添加した。
【００６１】
【表１０】
2020127383.tif 000012
【００６２】
処理水質の経日変化を図７及び図８に示す。また、表１１に排水中のＺｎ２＋濃度に対するＮＯ２−−Ｎ濃度を示す。制限前の処理水中のＮＯ２−−Ｎ濃度は平均２５０ｍｇＬ−１であったが、Ｚｎ２＋添加を停止すると２１日後には１７５ｍｇＬ−１にまで低下した。これらの結果からＺｎ２＋は硝化反応において必須金属元素であることが示された（図７）。
【００６３】
次に、金属元素の添加量を検討するために、Ｚｎを添加し、回復試験を実施した。Ｚｎ濃度を０．０５ｍｇ／Ｌ添加しても、性能は回復せず、その後，Ｚｎ２＋添加濃度を０．０２ｍｇＬ−１とすると，処理水中のＮＯ２−−Ｎ濃度は２５７ｍｇＬ−１まで上昇し，活性が完全に回復した（図８）。
【００６４】
これらのことから金属元素の制限効果が確認されるには、各元素の濃度を０．０２ｍｇ／Ｌ以下とすることがこのましく、より好ましくは０．００５ｍｇ／Ｌ以下、さらにこのましくは０．００１ｍｇ／Ｌ以下に制限することが好ましい。
【００６５】
【表１１】
2020127383.tif 000013
【符号の説明】
【００６６】
１２…培地供給配管、１４…金属元素除去部、１６…金属元素添加部、１８…培養部、２０…培地排出配管、４２…原水配管、４４…金属元素除去部、４６…製造設備、５０…廃水処理部、５２…処理水排出配管、１００…実験装置、１０２…空気供給管、１０４…流量計、１０６…担体、１０８…原水貯留槽、１１０…反応槽、１１２…ポンプ、１１４…原水供給管、１１６…ｐＨセンサー、１１８…ｐＨコントローラー、１２０…ポンプ、１２２…、１２４…アルカリ溶液貯留槽、１２６…アルカリ溶液供給管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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