(57)【要約】【課題】  重金属又は放射性物質等を吸着する能力を向上させた光合成細菌株及び光合成細菌株を用いた環境浄化方法を提供する。【解決手段】  光合成細菌株は、ロドバクター・スファエロイデスＳＳＩ株の培養液１に焼却可能な有機性高分子凝集沈殿剤を添加して得られた沈殿物３を少なくとも含むＳＳＩ沈殿５からなることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロドバクター・スファエロイデスＳＳＩ株の培養液に焼却可能な有機性高分子凝集沈殿剤を添加して得られた沈殿物を少なくとも含むＳＳＩ沈殿からなる
ことを特徴とする光合成細菌株。
【請求項２】
請求項１に記載のＳＳＩ沈殿を環境媒体に投入し、
前記環境媒体中の少なくとも重金属又は放射性物質を前記ＳＳＩ沈殿に吸着させ、
少なくとも重金属又は放射性物質が吸着した前記ＳＳＩ沈殿を回収する
ことを特徴とする環境浄化方法。
【請求項３】
前記ＳＳＩ沈殿を回収する前に、前記環境媒体の上澄み液を排出する
請求項２に記載の環境浄化方法。
【請求項４】
前記環境媒体に投入するＳＳＩ沈殿は、回収後の前記ＳＳＩ沈殿である
請求項２又は３に記載の環境浄化方法。
【請求項５】
前記ＳＳＩ沈殿を前記環境媒体に投入した後、前記環境媒体を撹拌する
請求項２乃至４のいずれか１つに記載の環境浄化方法。
【請求項６】
前記ＳＳＩ沈殿を前記環境媒体に投入した後、前記環境媒体に空気を供給する
請求項２乃至５のいずれか１つに記載の環境浄化方法。
【請求項７】
前記ＳＳＩ沈殿を前記環境媒体に投入した後、前記環境媒体を加熱する
請求項２乃至６のいずれか１つに記載の環境浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重金属等を吸着する能力を有する光合成細菌株及び光合成細菌株を用いた環境浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、工場排水、核実験又は原子力発電所の事故やトラブルなどによる土壌又は水等の重金属汚染又は放射能汚染が世界各地で問題となっている。これに対する対策として、重金属等を吸着する性質を有する光合成細菌を利用してヘドロ、堆積砂、土壌又は砂漠の砂から重金属等を回収する技術が開示されている（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の細菌株であるロドバクター・スファエロイデスＳＳＩ株は、光合成細菌ロドバクター・スファエロイデスＳ株を継代培養する間に得られた自然変異株である。上記ロドバクター・スファエロイデスＳＳＩ株は、茨城県つくば市東１−１−１中央第６の独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターに寄託されており、そこから容易に入手することができる。上記ロドバクター・スファエロイデスＳＳＩ株の受託番号はＦＥＲＭ  Ｐ−２１４６２である（平成１９年１２月７日受託）。
【０００４】
上記ロドバクター・スファエロイデスＳＳＩ株は、培養中に多量の細胞表面タンパク質やＲＮＡを生産するため、これらのタンパク質やＲＮＡによって菌体細胞同士が凝集する。また、これらのタンパク質やＲＮＡの存在により、上記ロドバクター・スファエロイデスＳＳＩ株は、重金属等を電気的に吸着するため、従来の光合成細菌株と比べて顕著に高い重金属吸着能力を有する。従って、上記ロドバクター・スファエロイデスＳＳＩ株は、従来の光合成細菌株と比べて吸着が困難な重金属等であっても効果的に吸着することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５１５０２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、重金属又は放射性物質等を吸着する能力を向上させた光合成細菌株及び光合成細菌株を用いた環境浄化方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態である光合成細菌株は、
ロドバクター・スファエロイデスＳＳＩ株の培養液に焼却可能な有機性高分子凝集沈殿剤を添加して得られた沈殿物を少なくとも含むＳＳＩ沈殿からなる
ことを特徴とする。
【０００８】
本発明の一実施形態である環境浄化方法は、
前記ＳＳＩ沈殿を環境媒体に投入し、
前記環境媒体中の少なくとも重金属又は放射性物質を前記ＳＳＩ沈殿に吸着させ、
少なくとも重金属又は放射性物質が吸着した前記ＳＳＩ沈殿を回収する
ことを特徴とする。
【０００９】
本発明の一実施形態である環境浄化方法は、
前記ＳＳＩ沈殿を回収する前に、前記環境媒体の上澄み液を排出する。
【００１０】
本発明の一実施形態である環境浄化方法は、
前記環境媒体に投入するＳＳＩ沈殿は、回収後の前記ＳＳＩ沈殿である。
【００１１】
本発明の一実施形態である環境浄化方法は、
前記ＳＳＩ沈殿を前記環境媒体に投入した後、前記環境媒体を撹拌する。
【００１２】
本発明の一実施形態である環境浄化方法は、
前記ＳＳＩ沈殿を前記環境媒体に投入した後、前記環境媒体に空気を供給する。
【００１３】
本発明の一実施形態である環境浄化方法は、
前記ＳＳＩ沈殿を前記環境媒体に投入した後、前記環境媒体を加熱する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一実施形態である光合成細菌株及び光合成細菌株を用いた環境浄化方法によれば、重金属又は放射性物質等を吸着する能力を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る一実施形態のＳＳＩ沈殿の生成方法を示す。
【図２】本発明に係る一実施形態の環境浄化方法の一例を示す。
【図３】第１実験のカドミウム回収の結果を示す。
【図４】第１実験のクロム回収の結果を示す。
【図５】第１実験のセシウム回収の結果を示す。
【図６】第２実験のカドミウム回収の結果を示す。
【図７】第２実験のＣＯＤ回収の結果を示す。
【図８】第４実験の放射能回収の結果を示す。
【図９】第４実験の放射能回収の結果の内訳を示す。
【図１０】本発明に係る一実施形態の環境浄化方法の他の例を示す。
【図１１】本発明に係る一実施形態の環境浄化装置の一例を示す。
【図１２】本発明に係る一実施形態の環境浄化方法の一例を示す。
【図１３】本発明に係る一実施形態の環境浄化装置の他の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本実施形態の光合成細菌株及び光合成細菌株を用いた環境浄化方法について説明する。
【００１７】
自然界の中で水中や土壌の有機物等の汚れは多くの糸状菌や細菌等によりアンモニアや硝酸イオン等に分解され、その窒素分を光合成細菌等が吸収する等の作用をし環境を浄化している。この特性を用いて光合成細菌を排水処理に応用した技術も開発されている。光合成細菌を用いた場合、排水の処理を無希釈で行なうことができ、副生される菌体は肥料等に利用できる等の利点がある。また、光合成細菌は、重金属等の回収にも利用でき、使用した菌体を焼却することにより回収した重金属等の再利用や処分時の減容にもなる。
【００１８】
光合成細菌は、光合成の機能を持つ細菌群であり、地球の大気に酸素がほとんど無い状態の頃に光エネルギーを用いて生育する機能を獲得した原核生物である。分類としては、紅色非硫黄細菌、紅色硫黄細菌、緑色硫黄細菌、滑走性糸状緑色硫黄細菌に分けられ、自然界のいたるところに生息し、田の土壌、池や沼地に多く分布している。環境浄化に応用されているのは、すべて紅色非硫黄細菌である。本実施形態では、紅色非硫黄細菌の中でも、セシウムやストロンチウム等の有害金属を除去できる特徴を持つロドバクター・スファエロイデスＳＳＩ株（ＦＥＲＭ  Ｐ−２１４６２）を培養した培養液にキトサンやアコフック等の焼却可能な有機性高分子凝集沈殿剤を添加し、沈殿したＳＳＩに係る沈殿を光合成細菌株として用いる。
【００１９】
ロドバクター・スファエロイデスＳＳＩ株の培養の一例について説明する。本実施形態では、培地としてＧＭ（Glutamate malate）培地のうちビタミン類の割合を変更したものを使用するが、培地がこれに限られないことは、言うまでもない。本培地の組成のうちビタミン類を除いたものを、水酸化ナトリウムを用いてpH6.8に調節し、ビタミン類を添加する。その後、オートクレーブ（１２１℃、１気圧、３０分）により滅菌を行い培養に使用する。表１は、ＧＭ改変培地の組成の一例を示す。
（表１）
ＧＭ改変培地の組成                   g/L
グルタミン酸ナトリウム                  3.8
ＤＬリンゴ酸                            2.7
酵母エキス                              2
リン酸二水素カリウム                    0.25
リン酸水素二カリウム                    0.25
リン酸アンモニウム                      0.5
硫酸マグネシウム７水和物                0.2
塩化カルシウム２水和物                  0.0135
ビタミン類                          mg/L
ニコチン酸                              5
チアミン塩酸塩                          5
ビオチン                                0.05
【００２０】
次に、菌株の保存方法について説明する。まず、ＧＭ改変培地に寒天を２％添加し、撹拌しながら10mlずつ試験管に分注し、オートクレーブで滅菌する。その後、斜面培地にし、クリーンベンチ内で白金耳を用いてロドバクター・スファエロイデスＳＳＩ株を接種する。そして、タングステンランプを約２〜５kluxで照射し、30℃の室温で３〜４日間培養を行い、保存する。
【００２１】
続いて、前培養を行う。前培養では、300mlの三角フラスコにＧＭ改変培地を200mL分注し、オートクレーブにて滅菌する。その後、クリーンベンチ内で白金耳を用いてロドバクター・スファエロイデスＳＳＩ株をフラスコ内に接種する。そして、タングステンランプを約２〜５kluxで照射し、30℃の室温にて３日間静置培養を行う。
【００２２】
続いて、本培養を行う。本培養では、ルー式培養瓶にＧＭ改変培地を1Lずつ分注し、オートクレーブにて滅菌する。そこに培養が終了した前培養液を注ぎ、タングステンランプを約２〜５kluxで照射し、30℃の室温にて３日間静置培養を行う。
【００２３】
次に、本培養が終了した培養液を用いてＳＳＩ沈殿を生成する。
【００２４】
図１は、本発明に係る一実施形態のＳＳＩ沈殿の生成方法を示す。
【００２５】
本実施形態のＳＳＩ沈殿５は、図１（ａ）に示すように、容器０に入ったロドバクター・スファエロイデスＳＳＩ株の培養液１（以下、単に「培養液１」という。）にキトサン溶液２を添加して生成する。添加するキトサン溶液２は、粉末キトサンを純水に溶かした1％のキトサン溶液２を用いる。このキトサン溶液２を培養液１に20分の1量添加し、培養液中のキトサンの濃度を0.05%とする。キトサン溶液２を添加する際は、培養液１と撹拌させながら混合する。また、この際、アンモニア水を用いてpH7.5になるように調整してもよい。なお、本実施形態では、キトサンを添加するものとしたが、キトサン以外には、アコフック等の焼却可能な有機性高分子凝集沈殿剤をはじめとし、ＳＳＩ沈殿５を得られるものでありさえすれば、それを使用することができる。
【００２６】
キトサン溶液２を添加した後、図１（ｂ）に示すように、沈殿物３が完全に沈殿するまで放置する。沈殿物３が沈殿した後、図１（ｃ）に示すように、約1/10の液量になるように上澄み液４を除去する。残った沈殿物３とわずかな上澄み液４の混合液をＳＳＩ沈殿５とする。なお、わずかな上澄み液４を完全に除去し、沈殿物３のみをＳＳＩ沈殿５として重金属又は放射性物質等の回収に用いてもよい。
【００２７】
次に、光合成細菌株としてのＳＳＩ沈殿５を用いた環境媒体としての人工汚染水又は工場廃液等の汚染水６の環境浄化方法について説明する。なお、環境媒体としては、汚染水６に限らず、重金属等を含んでいて、ＳＳＩ沈殿５に当該重金属等が吸着することによって、当該重金属等が回収可能でありさえすればよく、例えば、ヘドロ、堆積砂、土壌又は砂漠の砂等でもよい。
【００２８】
図２は、本発明に係る一実施形態の環境浄化方法の一例を示す。
【００２９】
図２（ａ）は、汚染水６を処理部１１に貯留した状態を示す。汚染水６は、放射能汚染水又は重金属汚染水等であって、光合成細菌株としてのＳＳＩ沈殿５で放射能、放射性物質又は重金属等が回収ないし吸着可能なものでありさえすれば、液体に限らず、どのようなものであってもよい。処理部１１は、汚染水６を貯留しているプール又は浄化のために形成した容器等でよい。また、処理部１１は、自然に汚染水６が貯留した水たまりのような場所でもよい。さらに、処理部１１は、ラジエータ等の既存の容器であってもよい。すなわち、処理部１１とは、汚染水６が固定又は定着が可能でありさえすればどのような形状であってもよい。
【００３０】
図２（ｂ）は、汚染水６にＳＳＩ沈殿５を投入した状態を示す。ＳＳＩ沈殿５は、汚染水６内で分散し沈殿し、分散し沈殿する途中で重金属や放射性物質等を回収する。本実施形態の環境浄化方法では、１ｔの汚染水６に対して、１００ＬのＳＳＩ沈殿５を投入する。
【００３１】
図２（ｃ）は、汚染水６にＳＳＩ沈殿５が沈殿した状態を示す。ＳＳＩ沈殿５を投入した後、30分〜一晩が経つと、重金属等を回収した回収後のＳＳＩ沈殿５が沈殿物７として残る。ここで、回収とは、ＳＳＩ沈殿５が重金属等を吸着することによって、汚染水６が沈殿物７と上澄み液８に分離されることを意味する。また、吸着とは、ＳＳＩ沈殿５の表面に重金属等の分子やイオンが結合する、あるいはＳＳＩ沈殿５の光合成細菌の菌体内に重金属等の分子やイオンが取り込まれる現象を意味する。なお、ＳＳＩ沈殿５が沈殿しない場合（沈殿物７が生成しない場合）又はＳＳＩ沈殿５の沈殿を促進させる場合、凝集沈殿剤を添加してもよい。
【００３２】
図２（ｄ）は、上澄み液８を排出した状態を示す。上澄み液８の排出は、上澄み排出部５０によって行う。本実施形態の上澄み排出部５０は、上澄み排出ポンプ５１から上澄み排出管５２を経て、処理部１１から上澄み液８を排出する。上澄み液８の排出の際は、沈殿物７が舞い上がり、上澄み排出部５０によって、沈殿物７が上澄み液８と一緒に排出されないようにすることが好ましい。排出した上澄み液８は、一時的に別の容器に貯留し、水質を分析し、問題がない場合には放流してもよい。
【００３３】
図２（ｅ）は、沈殿物７を排出した状態を示す。沈殿物７としての回収後のＳＳＩ沈殿５の排出は、沈殿物排出部６０によって行う。本実施形態の沈殿物排出部６０は、沈殿物排出ポンプ６１から沈殿物排出管６２を経て、処理部１１から沈殿物７を排出する。排出した沈殿物７は、例えば、乾燥後、焼却して、減容化し、一時的に容器に保管してもよい。その後、自治体の定める手順に従い処理することができる。なお、沈殿物排出部６０は、上澄み排出部５０と共用してもよい。
【００３４】
このように、光合成細菌株としてＳＳＩ沈殿５を用いた汚染水６の環境浄化方法によれば、簡単な方法で重金属や放射性物質等を効率良く回収することが可能となる。
【００３５】
次に、ＳＳＩ沈殿５を用いて重金属等の回収について行った第１実験について説明する。第１実験では、人工汚染水からカドミウムとクロムの除去を行った。人工汚染水は、表２のような組成からなる。
（表２）
人工汚染水組成                       g/L
グルコース                              5
リン酸水素ナトリウム                    0.0602
塩化アンモニウム                        0.117
硫酸マグネシウム七水和物                0.056
塩化カルシウム                          0.01
ペプトン                                0.15
ビタミン類                          mg/L
ニコチン酸                              5
チアミン塩酸塩                          5
ビオチン                                0.05
【００３６】
本実験では、３Ｌの密閉できる容器の蓋にシリコンチューブを通す穴と換気のための穴を開けた円筒容器（以下、「３Ｌ容器」という。）を使用した。シリコンチューブはエアポンプに接続される。したがって、エアポンプからシリコンチューブを介して容器内に空気を供給することができる。
【００３７】
３Ｌ容器には、２Ｌ分の人工汚染水を注入した。サンプリングの後、塩酸又は水酸化ナトリウムを用いてpH6.8に調節した。なお、通気量は、約18ml/minであり、室温は、30℃に保持された。
【００３８】
図３は、第１実験のカドミウム回収の結果を示す。
【００３９】
図３に示すように、人工汚染水に、50ml/L、100ml/L、200ml/LのＳＳＩ沈殿５をそれぞれ添加した場合の全てにおいてカドミウムを回収することができた。特に、200ml/Lを添加した場合、最大で74.3%のカドミウムを回収することができた。
【００４０】
図４は、第１実験のクロム回収の結果を示す。
【００４１】
図４に示すように、人工汚染水に、50ml/L、100ml/L、200ml/LのＳＳＩ沈殿５をそれぞれ添加した場合の全てにおいてクロムを回収することができた。特に、50ml/Lと200mL/Lを添加した場合、最大で28.7%のクロムを回収することができた。
【００４２】
このように、ロドバクター・スファエロイデスＳＳＩ株の培養液にキトサンを添加して生成したＳＳＩ沈殿５を用いることによって、汚染水から重金属等を回収することが可能であることがわかった。なお、重金属等としては、カドミウム及びクロムに限らず、銅、アルミニウム、ナトリウム、鉛、水銀、ストロンチウム等も回収することが可能である。
【００４３】
図５は、第１実験のセシウム回収の結果を示す。
【００４４】
図５に示すように、人工汚染水に、100ml/LのＳＳＩ沈殿５をそれぞれ添加した場合、全てセシウムを回収することができた。特に、3nの場合、最大で80%のセシウムを回収することができた。ここで、nは通気量を示している。1nは5.8L/minのエアポンプが１つ、2nは２つ、3nは３つ使用されたことを表している。したがって、通気が多いほどセシウムの除去率が多くなることがわかる。
【００４５】
このように、ロドバクター・スファエロイデスＳＳＩ株の培養液にキトサンを添加して生成したＳＳＩ沈殿５を用いることによって、汚染水から放射性物質等を回収することが可能であることがわかった。なお、放射性物質等としては、セシウムに限らず、ストロンチウム、ウラン、コバルトなど他の物質も回収することが可能である。
【００４６】
次に、第２実験について説明する。
【００４７】
第２実験では、環境媒体としての人工汚染水からカドミウム及びクロムの除去を行った。人工汚染水は、表３のような組成からなる。
（表３）
人工汚染水組成                       g/L
グルコース                              5
リン酸水素ナトリウム                    0.0602
塩化アンモニウム                        0.117
硫酸マグネシウム七水和物                0.053
ペプトン                                0.158
硝酸カドミウム４水和物                 27.4mg/L
【００４８】
第２実験では、第１実験と同様に、シリコンチューブがエアポンプに接続された３Ｌ容器を使用した。
【００４９】
３Ｌ容器には、Cd濃度が10mg/Lに調整された２Ｌ分の人工汚染水を注入し、毎日塩酸又は水酸化ナトリウムを用いてpH7に調節した。そして、１日１回サンプリングを行い、遠心分離の後測定を行った。なお、通気量は、約214ml/minであり、室温は、30℃に保持された。
【００５０】
図６は、第２実験のカドミウム回収の結果を示す。
【００５１】
図６は、以下の表４（表中の単位は「mg/L」）をグラフ化したものである。図６及び表４に示すように、人工汚染水に、50ml/L、100ml/L、200ml/LのＳＳＩ沈殿５をそれぞれ添加した場合の全てにおいて、カドミウムを回収することができた。特に、50ml/Lを添加した場合、最大で83.7%のカドミウムを回収することができた。
【表４】
2018166474.tif 000003
【００５２】
図７は、第２実験の化学的酸素要求量：ＣＯＤ(Chemical Oxygen Demand)減少の結果を示す。
【００５３】
図７は、以下の表５（表中の単位は「mg/L」）をグラフ化したものである。図７及び表５に示すように、人工汚染水に、50ml/L、100ml/L、200ml/LのＳＳＩ沈殿５をそれぞれ添加した場合、全てにおいてＣＯＤを減少させることができた。特に、50ml/Lと100mL/Lを添加した場合、最大で96%のＣＯＤを減少させることができた。
【表５】
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【００５４】
このように、ロドバクター・スファエロイデスＳＳＩ株の培養液にキトサンを添加して生成したＳＳＩ沈殿５を用いることによって、汚染水から重金属等を回収することが可能であることがわかった。
【００５５】
次に、第３実験について説明する。
【００５６】
第３実験では、メッキ工場の廃液を環境媒体としてＳＳＩ沈殿５を添加させたものである。
【００５７】
第３実験は、第１実験及び第２実験と同様に、シリコンチューブがエアポンプに接続された３Ｌ容器を使用した。
【００５８】
３Ｌ容器内の廃液には、100ml/LのＳＳＩ沈殿５が添加される。室温は、30℃に保持され、毎日塩酸又は水酸化ナトリウムを用いてpH7に調節した。１日１回サンプリングとして遠心分離の後測定を行い、最終的に３日後の測定値を処理後の測定値とした。
【００５９】
第３実験では、六価クロムは、処理前の144mg/Lに対して、３日後の処理後には113mg/Lとなった。マンガンは、処理前の1.63mg/Lに対して、３日後の処理後には1.15mg/Lとなった。フッ素は、処理前の1.37mg/Lに対して、３日後の処理後には0.98mg/Lとなった。全鉄は、処理前の0.40mg/Lに対して、３日後の処理後には0.34mg/Lとなった。
【００６０】
このように、ロドバクター・スファエロイデスＳＳＩ株の培養液にキトサンを添加して生成したＳＳＩ沈殿５を用いることによって、廃水から各種物質を回収することが可能であることがわかった。
【００６１】
次に、第４実験について説明する。
【００６２】
第４実験では、ゴミ処理場の浸出液を環境媒体としてＳＳＩ沈殿５を添加させたものである。
【００６３】
第４実験は、第１実験〜第３実験と同様に、シリコンチューブがエアポンプに接続された３Ｌ容器を使用した。
【００６４】
３Ｌ容器内の廃液には、100ml/LのＳＳＩ沈殿５が添加される。室温は、30℃に保持され、毎日塩酸又は水酸化ナトリウムを用いてpH7に調節した。１日１回サンプリングとして遠心分離の後測定を行い、最終的に３日後の測定値を処理後の測定値とした。
【００６５】
第４実験では、ホウ素が、処理前の1.3mg/Lに対して、３日後の処理後には0.82mg/Lとなった。ホウ素の除去率は、36.9%となった。
【００６６】
次に、第５実験について説明する。
【００６７】
第５実験は、福島県内の自動販売機や自動車に用いられたラジエータの洗浄後の廃液を環境媒体としてＳＳＩ沈殿５を添加させたものである。処理は、初めに5Lの廃液をpH７に調整され、処理槽に入れられる。その後、ＳＳＩ沈殿５を500ml加える。ＳＳＩ沈殿５を添加した廃液は、ヒーターで３０℃に保持され、エアレーションを３日間行う。
【００６８】
エアレーションを３日間行った後、ＳＳＩ沈殿５の交換を行う。まず、エアレーションとヒーターを止めて30分ほど静置し、ＳＳＩ沈殿５が沈むのを待つ。続いて、処理槽の底からＳＳＩ沈殿５を排出する。ＳＳＩ沈殿５はビーカーに静置しておく。ビーカーに静置したＳＳＩ沈殿５がさらに沈んだら、上澄み液を処理槽に戻す。ビーカーに残ったＳＳＩ沈殿５は1Lのメスシリンダーに移してさらに沈殿させる。ＳＳＩ沈殿５が500mlまで沈殿したら、上澄み液を吸い出して処理槽に戻す。ここまでの３日間の一連の処理を１回の処理とカウントする。次に、処理槽に新しいＳＳＩ沈殿５を入れ、エアレーションとヒーターの電源を入れて、処理を再開する。
【００６９】
１回目、３回目、５回目のＳＳＩ沈殿５の処理の後には、処理槽に残った上澄み液500mlをサンプリングとして採取する。ＳＳＩ沈殿５は、１回目の処理後では400ml、２回目の処理後では450ml、３回目の処理後では400ml、４回目の処理後では450ml加える。すなわち、廃液1Lに対してＳＳＩ沈殿５を100mlの割合を保つ。
【００７０】
第５実験の結果、浮遊物質量は、処理前の310mg/Lに対して、第５回目の処理後には130mg/Lとなった。ここで、浮遊物とは、水中に浮遊する粒子径約2mm以下の不溶解性物質の総称である。浮遊物質量は、pH処理後に増加している。これは、廃液が強いアルカリ性であり、pH処理前に溶存していたものが中性になったことで溶存できずに析出してしまったと考えられる。この浮遊物は沈殿するため、その後容易に除去されている。また、３回目の処理後と５回目の処理後に浮遊物質量が微増しているのは、ＳＳＩ沈殿５の分泌する多糖類等の分泌物や雑菌等が検出されたものと考えられる。
【００７１】
アルミニウムは、処理前の870mg/Lに対して、第５回目の処理後には0.18mg/Lとなった。銅は、処理前の1.5mg/Lに対して、第５回目の処理後には0.04mg/Lとなった。鉄は、処理前の1.9mg/Lに対して、第５回目の処理後には0mg/Lとなった。ナトリウムは、処理前の1700mg/Lに対して、第５回目の処理後には910mg/Lとなった。
【００７２】
このように、ロドバクター・スファエロイデスＳＳＩ株の培養液にキトサンを添加して生成したＳＳＩ沈殿５を用いることによって、廃水から各種物質を回収することが可能であることがわかった。
【００７３】
図８は、第５実験の放射能回収の結果を示す。図９は、第５実験の放射能回収の結果の内訳を示す。
【００７４】
図８に示すように、放射能は、処理前の729.2Bq/mgに対して、実験第５回目には171.7Bq/mgとなった。すなわち、放射能は、処理前と比較して76.5%除去されたことになる。
【００７５】
また、図９に示すように、セシウム１３４は、処理前の94.7Bq/mgに対して、実験第５回目には23.1Bq/mgとなり、セシウム１３７は、処理前の634.5Bq/mgに対して、実験第５回目には148.6Bq/mgとなった。すなわち、セシウム１３４及びセシウム１３７の両方が減少した。なお、セシウム１３４が３回目より５回目で微増しているのは、誤差範囲内であると考えられる。
【００７６】
このように、ロドバクター・スファエロイデスＳＳＩ株の培養液にキトサンを添加して生成したＳＳＩ沈殿５を用いることによって、廃水から放射能又は放射性物質等を回収可能であることがわかった。なお、放射性物質等としては、セシウムに限らず、ストロンチウム、ウラン、コバルトなど他の物質も回収することが可能である。
【００７７】
図１０は、本発明に係る一実施形態の環境浄化方法の他の例を示す。
【００７８】
図１０に示す例は、第３実験とは異なり、ＳＳＩ沈殿５を新しいものに交換することなく複数回用いることで、汚染水６から重金属又は放射性物質等を回収する効率を向上させるものである。本実施形態は、ＳＳＩ沈殿５を３度用いる例であるが、これに限らず、ＳＳＩ沈殿５を何度用いてもよいことは、言うまでもない。
【００７９】
図１０（ａ）は、１回目の未処理の汚染水６の処理を示す。汚染水６は、処理部１１に貯留されている。この汚染水６に用いられるのは、すでに他の汚染水６から重金属又は放射性物質等を２度回収している２度使用済みＳＳＩ沈殿５である２度使用済み沈殿物７ｂである。
【００８０】
図１０（ａ−１）は、汚染水６に２度使用済み沈殿物７ｂを投入した状態を示す。２度使用済み沈殿物７ｂは、汚染水６内で分散し沈殿していく。図１０（ａ−２）は、２度使用済み沈殿物７ｂが分散し沈殿する途中で重金属や放射性物質等を回収し、３度使用済み沈殿物７ｃとして沈殿した状態を示す。すなわち、汚染水６は、３度使用済み沈殿物７ｃと１度上澄み液８ａに分離される。３度使用済み沈殿物７ｃは、例えば、乾燥後に焼却等によって処理される。
【００８１】
図１０（ｂ）は、２回目の汚染水の処理を示す。汚染水は、図１０（ａ）に示した１回目の汚染水６の処理によって処理された１度上澄み液８ａであって、処理部１１に貯留されている。この１度上澄み液８ａに用いられるのは、すでに他の汚染水から重金属又は放射性物質等を１度回収している１度使用済みＳＳＩ沈殿５である１度使用済み沈殿物７ａである。
【００８２】
図１０（ｂ−１）は、汚染水としての１度上澄み液８ａに１度使用済み沈殿物７ａを投入した状態を示す。１度使用済み沈殿物７ａは、１度上澄み液８ａ内で分散し沈殿していく。図１０（ｂ−２）は、１度使用済み沈殿物７ａが分散し沈殿する途中で重金属や放射性物質等を回収し、２度使用済み沈殿物７ｂとして沈殿した状態を示す。すなわち、１度上澄み液８ａは、２度使用済み沈殿物７ｂと２度上澄み液８ｂに分離する。２度使用済み沈殿物７ｂは、図１０（ａ−１）に示した汚染水６に使用される。
【００８３】
図１０（ｃ）は、３回目の汚染水の処理を示す。汚染水は、図１０（ｂ）に示した２回目の汚染水の処理によって処理された２度上澄み液８ｂであって、処理部１１に貯留されている。この２度上澄み液８ｂに用いられるのは、未使用のＳＳＩ沈殿５である。
【００８４】
図１０（ｃ−１）は、汚染水としての２度上澄み液８ｂにＳＳＩ沈殿５を投入した状態を示す。ＳＳＩ沈殿５は、２度上澄み液８ｂ内で分散し沈殿していく。図１０（ｃ−２）は、ＳＳＩ沈殿５が分散し沈殿する途中で重金属や放射性物質等を回収し、１度使用済み沈殿物７ａとして沈殿した状態を示す。すなわち、２度上澄み液８ｂは、１度使用済み沈殿物７ａと３度上澄み液８ｃに分離する。１度使用済み沈殿物７ａは、図１０（ｂ−１）に示した１度上澄み液８ａに使用される。
【００８５】
このように、ＳＳＩ沈殿５を複数回用いることで、ＳＳＩ沈殿５に限界まで重金属又は放射性物質等を回収することができ、汚染水６からの重金属又は放射性物質等の回収効率を向上させることが可能となる。
【００８６】
汚染水６からＳＳＩ沈殿５を用いて重金属又は放射性物質等を回収するために、環境浄化装置を用いてもよい。
【００８７】
図１１は、本発明に係る一実施形態の環境浄化装置の一例を示す。
【００８８】
図１１に示した環境浄化装置１０は、処理部１１と、処理部１１の内部を撹拌する撹拌部２０と、処理部１１の内部に空気を供給する空気供給部３０と、処理部１１を加熱する加熱部４０と、処理部１１内の上澄み液を排出する上澄み排出部５０と、処理部１１内の沈殿物を排出する沈殿物排出部６０と、を備える。
【００８９】
本実施形態の処理部１１は、円筒形の側部と円形の底部を有し、上方が開放され、汚染水を貯留する。本実施形態の処理部１１は、約１ｔの汚染水を貯留することが可能である。なお、処理部１１は、本実施形態の形状及び容積に限らず、どのような形状及び容積であってもよい。
【００９０】
撹拌部２０は、モータやアクチュエータ等からなる駆動部材２１と、駆動部材２１によって駆動される撹拌部材２２と、を有する。本実施形態の駆動部材２１はモータからなる。また、本実施形態の撹拌部材２２は、駆動部材２１によって回転される軸部材２２ａと、軸部材２２ａの先端に取り付けられる回転翼２２ｂと、を有する。すなわち、駆動部材２１が駆動することで回転翼２２ｂが回転する。なお、回転翼２２ｂの形状はスクリュー型に限らない。
【００９１】
空気供給部３０は、空気を送り出すエアポンプ３１と、空気を通すエア管３２と、空気を排出するエア排出部３３と、を有する。本実施形態の空気供給部３０では、エアポンプ３１で送り出された空気が、エア管３２を通り、エア排出部３３としてのエアストーン、あるいは散気管から空気が排出される。
【００９２】
加熱部４０は、処理部１１の内部を加熱するヒーター４１を有する。本実施形態では、処理部１１内に貯留した汚染水内にヒーター４１を配置する。ヒーター４１は、図示しない電源によって電力を与えられる。
【００９３】
上澄み排出部５０は、上澄み液を排出する上澄み排出ポンプ５１と、上澄み排出ポンプ５１によって送り出された上澄み液を処理部１１の外部に排出する上澄み排出管５２と、を有する。
【００９４】
沈殿物排出部６０は、沈殿物を排出する沈殿物排出ポンプ６１と、沈殿物排出ポンプ６１によって送り出された沈殿物を処理部１１の外部に排出する沈殿物排出管６２と、を有する。
【００９５】
図１２は、本発明に係る一実施形態の環境浄化方法の一例を示す。
【００９６】
図１２（ａ）は、汚染水６を処理部１１に貯留した状態を示す。汚染水６は、放射能汚染水又は重金属汚染水等の光合成細菌株としてのＳＳＩ沈殿５で浄化可能な汚染水でありさえすれば何でもよい。
【００９７】
図１２（ｂ）は、汚染水６にＳＳＩ沈殿５を投入した状態を示す。ＳＳＩ沈殿５は、汚染水６内で分散し沈殿していく。ＳＳＩ沈殿５は、分散し沈殿する途中で重金属や放射性物質等を回収する。本実施形態の環境浄化方法では、１ｔの汚染水６に対して、１００ＬのＳＳＩ沈殿５を投入する。
【００９８】
図１２（ｃ）は、ＳＳＩ沈殿５を投入した汚染水６を撹拌部２０、空気供給部３０及び加熱部４０によって処理した状態を示す。この状態では、ＳＳＩ沈殿５を投入した汚染水６をpH７前後に調整する。この状態を２〜５日間、好ましくは３日間又は４日間、維持し、ＳＳＩ沈殿５に重金属や放射性物質等をさらに吸着させる。
【００９９】
撹拌部２０は、ＳＳＩ沈殿５を投入した汚染水６を撹拌する。撹拌部２０は、回転翼２２ｂを50〜200rpmで回転させる。撹拌部２０を用いることによって、ＳＳＩ沈殿５を広く拡散させることができ、重金属や放射性物質等をＳＳＩ沈殿５に効率良く吸着させることが可能となる。
【０１００】
空気供給部３０は、ＳＳＩ沈殿５を投入した汚染水６に空気を供給する。空気供給部３０の供給量は、0.1〜0.5vvmとする。空気供給部３０を用いることによって、ＳＳＩ沈殿５に空気を送り込むことができるだけでなく、ＳＳＩ沈殿５を広く拡散させることができ、重金属や放射性物質等をＳＳＩ沈殿５に効率良く吸着させることが可能となる。
【０１０１】
加熱部４０は、ＳＳＩ沈殿５を投入した汚染水６を加熱する。加熱部４０は、ＳＳＩ沈殿５を投入した汚染水６の温度を28〜32℃の範囲で維持する。加熱部４０は、ヒーター４１として30℃に設定されたサーモスタットを使用してもよい。また、処理部１１の外周を断熱マット等で覆ってもよい。加熱部４０を用いることによって、汚染水６の温度を適温に保持することができ、重金属や放射性物質等に対するＳＳＩ沈殿５の吸着能力を向上させることが可能となる。
【０１０２】
図１２（ｄ）は、汚染水６にＳＳＩ沈殿５が沈殿した状態を示す。図１２（ｃ）の状態の後、30分〜一晩が経つと、重金属等を回収した回収後のＳＳＩ沈殿５が沈殿物７として残る。すなわち、汚染水６は、沈殿物７と上澄み液８に容易に分離する。なお、ＳＳＩ沈殿５が沈殿しない場合（沈殿物７が生成しない場合）又はＳＳＩ沈殿５の沈殿を促進させる場合、焼却可能で有毒ガスを発生しない有機性高分子凝集沈殿剤を添加してもよい。
【０１０３】
図１２（ｅ）は、上澄み液８を排出した状態を示す。上澄み液８の排出は、上澄み排出部５０によって行う。本実施形態の上澄み排出部５０は、上澄み排出ポンプ５１から上澄み排出管５２を経て、処理部１１から上澄み液８を排出する。上澄み排出ポンプ５１は１１の外部に置いても良い。上澄み液８の排出の際は、沈殿物７が舞い上がり、上澄み排出部５０によって、沈殿物７が上澄み液８と一緒に排出されないようにすることが好ましい。排出した上澄み液８は、一時的に別の容器に貯留し、水質を分析し、問題がない場合には放流する。
【０１０４】
図１２（ｆ）は、沈殿物７を排出した状態を示す。沈殿物７としての回収後のＳＳＩ沈殿５の排出は、沈殿物排出部６０によって行う。本実施形態の沈殿物排出部６０は、沈殿物排出ポンプ６１から沈殿物排出管６２を経て、処理部１１から沈殿物７を排出する。沈殿物７は液状であるため液体用ポンプで移送できる。沈殿物排出部６０、及び沈殿物排出ポンプ６１は汚水対応のものであることが望ましい。また沈殿物排出部６０及び沈殿物排出ポンプ６１は、それぞれ上澄み排出部５０及び上澄み排出ポンプ５１と共用が可能である。排出した沈殿物７は、例えば、乾燥後、焼却して、減容化し、一時的に容器に保管してもよい。その後、自治体の定める手順に従い処理することができる。
【０１０５】
本実施形態の環境浄化装置によれば、簡単な構造の装置で重金属や放射性物質等を回収することが可能となる。また、本実施形態の環境浄化装置は、容易に持ち運びすることができ、広範な現場で重金属や放射性物質等を回収することが可能となる。
【０１０６】
図１３は、本発明に係る一実施形態の環境浄化装置の他の例を示す。
【０１０７】
図１３に示した環境浄化装置１０は、処理部１１と、処理部１１の内部に空気を供給する空気供給部３０と、温水を流すことで処理部１１の温度を調節する温度調節部４０と、処理部１１内の上澄み液を排出する上澄み排出部５０と、処理部１１内の沈殿物を排出する沈殿物排出部６０と、を備える。なお、図１３には示していないが、処理部１１の内部を撹拌する撹拌部２０を設けてもよい。
【０１０８】
本実施形態の処理部１１は、円筒形の側部と下方に向かうほど径が小さくなる円錐状の底部を有し、上方が開放され、汚染水を貯留する。本実施形態の処理部１１は、約１ｔの汚染水を貯留することが可能である。なお、処理部１１は、本実施形態の形状及び容積に限らず、どのような形状及び容積であってもよい。
【０１０９】
空気供給部３０は、空気を送り出すコンプレッサ３６と、空気を通すエア管３７と、空気を排出するエア排出部３８と、を有する。本実施形態の空気供給部３０では、コンプレッサ３６で送り出された空気が、エア管３７を通り、エア排出部３８としてのスパージャーから空気が排出される。スパージャーからのエアリフト力により撹拌部がなくても効率よく撹拌できる。
【０１１０】
温度調節部４０は、処理部１１の外周の温度を調節するジャケット４６を有する。本実施形態のジャケット４６は、温度を調節された媒体が注入される媒体注入部４６ａと、処理部１１の温度を調節した媒体が排出される媒体排出部４６ｂと、を有する。媒体注入部４６ａから注入された媒体は、ジャケット４６で処理部１１と温度交換をした後、媒体排出部４６ｂから排出される。媒体排出部４６ｂから排出された媒体は図に記していない温度調節器で温度調節された後、再度媒体注入部４６ａから注入されるように循環する。
【０１１１】
上澄み排出部５０は、上澄み液を処理部１１の外部に排出する。沈殿物排出部６０は、沈殿物を処理部１１の外部に排出する。
【０１１２】
本実施形態の環境浄化装置によれば、簡単な構造の装置で重金属や放射性物質等を回収することが可能となる。また、本実施形態の環境浄化装置は、容易に持ち運びすることができ、現場で重金属や放射性物質等を回収することが可能となる。さらに、本実施形態の環境浄化装置は、上澄み液と沈殿物の分離、及び上澄み液の排出、沈殿物の排出に対して、動力を必要としないので、エネルギー効率を向上させることが可能となる。加えて縦型なので敷地スペースを取らない利点がある。
【０１１３】
以上、本実施形態の光合成細菌株は、ロドバクター・スファエロイデスＳＳＩ株の培養液に焼却可能な有機性高分子凝集沈殿剤としてのキトサンを添加して得られた沈殿物を少なくとも含むＳＳＩ沈殿５からなる。したがって、重金属又は放射性物質等を吸着する能力を向上させることが可能となる。
【０１１４】
本実施形態の環境浄化方法は、ＳＳＩ沈殿５を環境媒体としての汚染水６に投入し、汚染水６中の少なくとも重金属又は放射性物質等をＳＳＩ沈殿５に吸着させ、少なくとも重金属又は放射性物質等が吸着したＳＳＩ沈殿５を回収する。したがって、簡単な方法で重金属や放射性物質等を効率良く回収することが可能となる。
【０１１５】
本実施形態の環境浄化方法は、ＳＳＩ沈殿５を回収する前に、汚染水６の上澄み液８を排出する。したがって、重金属又は放射性物質等が吸着したＳＳＩ沈殿５を含む沈殿物７を効率的に回収することが可能となる。
【０１１６】
本実施形態の環境浄化方法は、汚染水６に投入するＳＳＩ沈殿５は、回収後のＳＳＩ沈殿５である。したがって、汚染水６から重金属又は放射性物質等を回収する効率を向上させることが可能となる。
【０１１７】
本実施形態の環境浄化方法は、ＳＳＩ沈殿５を汚染水６に投入した後、汚染水６を撹拌する。したがって、ＳＳＩ沈殿５を広く拡散させることができ、重金属や放射性物質等をＳＳＩ沈殿５に効率良く吸着させることが可能となる。
【０１１８】
本実施形態の環境浄化方法は、ＳＳＩ沈殿５を汚染水６に投入した後、汚染水６に空気を供給する。したがって、ＳＳＩ沈殿５を広く拡散させることができ、重金属や放射性物質等をＳＳＩ沈殿５に効率良く吸着させることが可能となる。
【０１１９】
本実施形態の環境浄化方法は、ＳＳＩ沈殿５を汚染水６に投入した後、汚染水６を加熱する。したがって、汚染水６の温度を適温に保持することができ、重金属や放射性物質等に対するＳＳＩ沈殿５の吸着能力を向上させることが可能となる。
【０１２０】
なお、この実施形態によって本発明は限定されるものではなく、色々なバリエーションや変更を加えても、本発明の範囲を超えるものではない。
【符号の説明】
【０１２１】
１…（ロドバクター・スファエロイデスＳＳＩ株の）培養液
２…キトサン（有機性高分子凝集沈殿剤）
３…沈殿物
４…上澄み液
５…ＳＳＩ沈殿
６…汚染水，廃液（環境媒体）
７…沈殿物
８…上澄み液
１１…処理部
２０…撹拌部
３０…空気供給部
４０…温度調節部
５０…上澄み排出部
６０…沈殿物排出部
【図１】
2018166474.tif 000005
【図２】
2018166474.tif 000006
【図３】
2018166474.tif 000007
【図４】
2018166474.tif 000008
【図５】
2018166474.tif 000009
【図６】
2018166474.tif 000010
【図７】
2018166474.tif 000011
【図８】
2018166474.tif 000012
【図９】
2018166474.tif 000013
【図１０】
2018166474.tif 000014
【図１１】
2018166474.tif 000015
【図１２】
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【図１３】
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