(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫黄と炭酸カルシウムとを主成分とし硫黄酸化脱窒細菌が付着した浄化材と、酵母エキス、ペプトン、麦芽エキス、肉エキスの一種または二種以上の混合物からなる細菌活性材とを、フッ素:１〜20mg/lおよび硝酸性窒素：50mg/l以下を含有する汚水中に共存させる汚水の脱窒方法であって、前記汚水中の亜硝酸性窒素が3mg/l以上に増加した場合に、前記細菌活性材を40mg/l以上添加することを特徴とする汚水の脱窒方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硝酸性窒素に汚染された水に含まれる窒素分を、硫黄酸化脱窒細菌により無害な窒素ガス（N2）として排出する汚水の脱窒方法に関する。具体的には、地下水、工場排水、下水、家庭排水、畜産排水などの水中に含まれる硝酸性窒素および/または亜硝酸性窒素を除去する硫黄酸化脱窒細菌の脱窒処理を促進して浄化する汚水の脱窒方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素は、平成１１年に地下水の水質汚濁に関する環境基準に追加されたが、他の項目と比較して超過率が高い状況にある。硝酸性窒素による地下水汚染は、施肥、家畜排泄物等、汚染原因が多岐にわたり、汚染が広範囲に及ぶ場合が多い。そこで、地下水汚染対策としては、発生源対策である窒素負荷低減対策を推進すると共に、汚染防止対策や汚染された地下水の浄化対策を推進していく必要がある。
硝酸性窒素および/または亜硝酸性窒素を除去する方法として、硫黄と炭酸カルシウムとを主成分にした浄化材を硝酸性窒素および/または亜硝酸性窒素が含まれる汚水に浸漬させ、その浄化材に硫黄酸化脱窒細菌を生息させて脱窒する方法がある。
【０００３】
汚水の浄化方法に関しては、従来から種々の提案がなされており、例えば、特許第３４３０３６４号公報（下記特許文献１）には、硝酸性窒素の除去に係る水質浄化或いは微生物培養液の基質として用いられる微生物活性能付与組成物であって、炭酸カルシウムと硫黄とが単一の体内に共存する粒状または塊状の浄化材でなることを特徴とする微生物活性能付与組成物及びその製造方法が記載されている。
【０００４】
また、特開２００２−１５９９９３号公報（下記特許文献２）には、独立栄養性硫黄酸化脱窒細菌による脱窒方法を適用するもので、硫黄含有浄化材による浄化材床を槽内に備えると共に、汚水を槽内に送り込む給水配管系を浄化材床より下方の槽下部に配設し、処理水を槽外に送り出す排水配管系を浄化材床より上方の槽上部に配設し、汚水を浄化材床の下方から上方に向けて流動させる上向流方式の水処理槽として構成し、浄化材床の床底と相対し床底の面積内に点在する複数の吐水穴を分散給水用として設けた給水配管系を備えることにより、汚水の流入量、流動状態、流動速度、水温、粘度、浮遊懸濁物量或いは共存イオン等の外的要因による影響を抑え、また、脱窒反応以外で硫黄が酸化されるのを防げて脱窒機能を効率よく発揮可能な硝酸イオン除去処理装置を構成する硝酸イオン除去処理装置が記載されている。
【０００５】
しかし、上記の従来技術では、脱窒処理過程で亜硝酸性窒素が蓄積し、亜硝酸性窒素濃度が高くなると脱窒処理ができず、硝酸性窒素の除去率低下が起こることがあり、特に、汚水中にフッ素が含まれている時に、上記現象が起き易いという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３４３０３６４号公報
【特許文献２】特開２００２−１５９９９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、硫黄酸化脱窒細菌を活性化させて、亜硝酸性窒素濃度が高いときでも、汚水中の硝酸性窒素の除去率を向上させることができる汚水の脱窒方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は前述の課題を解決するために鋭意検討の結果なされたものであり、その要旨とするところは特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
（１）硫黄と炭酸カルシウムとを主成分とし硫黄酸化脱窒細菌が付着した浄化材と、酵母エキス、ペプトン、麦芽エキス、肉エキスの一種または二種以上の混合物からなる細菌活性材とを、フッ素:１〜20mg/lおよび硝酸性窒素：50mg/l以下を含有する汚水中に共存させる汚水の脱窒方法であって、前記汚水中の亜硝酸性窒素が3mg/l以上に増加した場合に、前記細菌活性材を40mg/l以上添加することを特徴とする汚水の脱窒方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、硫黄酸化脱窒細菌を活性化させて硝酸性窒素の除去率を向上させることができる硝酸性窒素を含有する汚水の脱窒方法を提供することができるなど、産業上有用な著しい効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に用いる脱窒の原理を説明する図である。
【図２】本発明に用いる硫黄酸化脱窒細菌を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態について、図１〜図２を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明に用いる脱窒の原理を説明する図である。
【００１２】
本発明に用いる脱窒の原理は、硫黄酸化脱窒細菌による硝酸性窒素処理であり、いわゆる一般土壌菌を用いる生物学的処理である。本発明では、この硫黄酸化脱窒細菌と、例えば硫黄と炭酸カルシウムからなる浄化材を用いて硝酸性窒素を処理する。
【００１３】
図１に示すように、水中の硝酸イオン（NO3-）は、硫黄酸化脱窒細菌（Thiobacillus denitrificans）によってとり込まれ、硫黄酸化脱窒細菌は硝酸イオンを取り込み、窒素分を無害な窒素ガス（N2）として排気することができる。その際、硫黄酸化脱窒細菌は硫黄を取り込んで硫酸イオン（SO42-）を排出するが、この時に硫黄と一緒に配合されているカルシウム（Ca）がこの硫酸イオンと結合して硫酸カルシウム（いわゆる石膏（CaSO4）を形成し、処理している汚水の酸性化を防止することができる。
【００１４】
なお、本願の浄化材における硫黄酸化脱窒反応は、現地実証サイトにおける採取データとその反応解析より、KOENIG&LIUの式とよく一致することが確認されている。
1.06NO3-+1.11Ｓ+0.3CO2+0.785H2O→0.5N2+1.11SO42-+1.16H++0.06C5H7O2N
【００１５】
図２は、本発明に用いる硫黄酸化脱窒細菌を例示する図である。
図２に示すように、実際に硝酸性窒素処理を実施した浄化材の表面を電子顕微鏡で観察すると、長さ2〜3μm程度の硫黄酸化脱窒細菌を確認することができ、この硫黄酸化脱窒細菌が浄化材の硫黄を酸化しながらNO3-を無害なN2へ変換する。
【００１６】
本発明者等は、硫黄酸化脱窒細菌による脱窒処理過程で亜硝酸性窒素が蓄積し、亜硝酸性窒素濃度が高くなると脱窒処理ができず、硝酸性窒素の除去率低下が起こることがあり、特に、汚水中にフッ素が含まれている時に、上記現象が起き易いという問題点があることに着目し、硫黄と炭酸カルシウムとを主成分にした浄化材を浸漬させた汚水に、酵母エキス、ペプトン、麦芽エキス、肉エキスの一種または二種以上を共存させて、前記浄化材に付着した硫黄酸化脱窒細菌を活性化させて脱窒処理を行うことにより、硝酸性窒素の除去率を向上させることができることを見出した。
【００１７】
即ち、本発明の汚水の浄化方法は、硫黄と炭酸カルシウムとを主成分とし硫黄酸化脱窒細菌が付着した浄化材と、酵母エキス、ペプトン、麦芽エキス、肉エキスの一種または二種以上の混合物からなる細菌活性材とを、汚水中に共存させることを特徴とする。例えば、硝酸性窒素に汚染された水に含まれる窒素分を、硫黄酸化脱窒細菌により無害な窒素ガス（N2）として排出して浄化する汚水の脱窒方法であって、硫黄と炭酸カルシウムとを主成分にした浄化材を浸漬させた汚水に、酵母エキス、ペプトン、麦芽エキス、肉エキスの一種または二種以上共存させて、前記浄化材に付着した硫黄酸化脱窒細菌を活性化させて脱窒処理を行う。
【００１８】
ここに、酵母エキス、ペプトン、麦芽エキス、肉エキスは、硫黄酸化脱窒細菌の栄養塩として作用するので、前記浄化材に付着した硫黄酸化脱窒細菌を活性化させて脱窒処理を行うことができ、その一種または二種以上を汚水に共存させることにより、前記浄化材に付着した硫黄酸化脱窒細菌を活性化させることができる。
【００１９】
酵母エキスは、パン酵母やビール酵母を自己融解して得た水溶性成分であり、アミノ酸および豊富なビタミン（特にＢ−複合体）を含む。
【００２０】
ペプトンは、タンパク質材料を酵素消化し、ポリペプチド、オリゴペプチド、アミノ酸まで分解し、細菌の窒素源として利用され易くしたものである。
麦芽エキスは、麦芽の水溶性成分であり、酵母や糸状菌の培地に好んで使用される。
肉エキスは、ウシなどの獣肉や魚肉に常液を加えて加温、抽出し、これをろ過して得た肉汁を濃縮した泥状のものである。
【００２１】
なお、肉エキス等は、単に栄養塩として作用するだけでなく、亜硝酸性窒素の存在下でも、汚水（被処理水）に含まれる硝酸性窒素や亜硝酸性窒素の除去率を低下させない作用を奏する成分を含有していると考えられる。
【００２２】
また、本発明者は、汚水中に共存させる細菌活性材の量について調査した結果、浄化材に付着した硫黄酸化脱窒細菌を活性化するためには、細菌活性材を前記汚水１リットルに対して４０mg以上含ませることが望ましいことを見出した。
【００２３】
また、前記硫黄と炭酸カルシウムとを主成分にした浄化材の粒径は1〜50mmであることが好ましい。粒径を1〜50mmとする理由は、浄化材を構成する材料が不定形である粒径であり、間隙からガスが抜け易いからであり、粒径が1mm未満ではガスが抜けにくく、粒径が50mmを超えると被表面積が小さくなり、浄化効率が低下するからである。
また、本発明によれば、前記汚水がフッ素を1〜20mg/l含有する場合であっても硝酸性窒素や亜硝酸性窒素を無害な窒素ガスとすることで、汚水を脱窒して浄化することができる。
【実施例１】
【００２４】
フッ素15mg/l、硝酸性窒素50mg/lの混入した地下水を汚水として用い、硫黄と炭酸カルシウムとを主成分にした粒径 20〜50mmの浄化材（商品名；（株）ニッチツ製デニカル）を80×80×85mm（有効容量  544ml）の水槽に充填し、上向流で滞留時間１日となるように通水する。その浄化材に付着した硫黄酸化脱窒細菌による脱窒処理を行った。
処理過程で亜硝酸性窒素が3mg/l以上に増加すると亜硝酸性窒素および硝酸性窒素の双方の除去率が低下したため、通水を停止し、本願の細菌活性材を0.1g添加し(添加濃度３３０ｍｇ／ｌ)、１日放置後の硝酸性窒素と亜硝酸性窒素の濃度を測定した。その試験結果を表１に示す。硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の測定は、簡易水質検査試験紙（商品名；アクアチェックＮ）を用いた。
【００２５】
その結果、表１に示すように、酵母エキス、ポリペプトン、麦芽エキスを添加した発明例１〜３では、添加一日後のNO2-N、NO3-Nは0ｍｇ/lであり脱窒処理は良好（○）である一方で、比較例１〜３では、添加一日後のNO2-Nは3ｍｇ/l以上、NO3-Nは20ｍｇ/lであり脱窒処理は不良（×）であることから本発明の効果が確認された。
【００２６】
【表１】
0005389625.tif 000002
【実施例２】
【００２７】
フッ素15mg/l、硝酸性窒素50mg/lの混入した地下水を汚水として用い、硫黄と炭酸カルシウムとを主成分にした粒径  20〜50mmの浄化材（商品名：(株）ニッチツ製デニカル）を80×80×85mm（有効容量  544ml）の水槽に充填し、上向流で滞留時間１日となるように通水する。その浄化材に付着した硫黄酸化脱窒細菌による脱窒処理する。
【００２８】
処理過程で亜硝酸性窒素が3mg/l以上に増加すると亜硝酸性窒素および硝酸性窒素の双方の除去率が低下するため、通水を停止し、酵母エキスを０.０１ｇ(３７ｍｇ／ｌ)、０.０２ｇ(７４ｍｇ／ｌ)、０.０３ｇ(１１０ｍｇ／ｌ)、０.０６ｇ(２２０ｍｇ／ｌ)、０.１ｇ(３３０ｍｇ／ｌ)添加(括弧内は添加濃度)し、１日放置後の亜硝酸性窒素および硝酸性窒素の濃度を測定した。その試験結果を表２に示す。亜硝酸性窒素および硝酸性窒素の測定は、簡易水質検査試験紙（商品名：アクアチェックN）を用いた。
【００２９】
その結果、表２に示すように、酵母エキスを０.０１ｇ(３７ｍｇ／ｌ)添加した発明例４は、添加一日後のNO2-Nは3ｍｇ/l以上、NO3-Nは10ｍｇ/lであり脱窒処理は適用可（△）である一方で、酵母エキスを０.０２〜０．１ｇ(７４〜３３０ｍｇ／ｌ)添加した発明例５〜８は、添加一日後のNO2-Nは1ｍｇ/l以下、NO3-Nは5ｍｇ/l以下であり脱窒処理は良好（○）であることから本発明の効果が確認された。
【００３０】
【表２】
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【図１】
0005389625.tif 000004
【図２】
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