(57)【要約】【課題】セレン酸化合物の還元速度が上昇するセレン酸化合物の還元方法；硝酸化合物が上昇する硝酸化合物の還元方法の提供。【解決手段】タウエラ・エスピー（Ｔｈａｕｅｒａ  ｓｐ．）ＪＰＣＣ  Ｓｅ７−１株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−１４６５）、及びスルフロスピリラム（Ｓｕｌｆｕｒｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ）属ＪＰＣＣＹ  ＳＥＰ−３株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−５８２）を、セレン酸化合物の存在下で共培養する、セレン酸化合物の還元方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
タウエラ・エスピー（Ｔｈａｕｅｒａ  ｓｐ．）ＪＰＣＣ  Ｓｅ７−１株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−１４６５）、及びスルフロスピリラム（Ｓｕｌｆｕｒｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ）属ＪＰＣＣＹ  ＳＥＰ−３株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−５８２）を、セレン酸化合物の存在下で共培養する、セレン酸化合物の還元方法。
【請求項２】
タウエラ・エスピー（Ｔｈａｕｅｒａ  ｓｐ．）ＪＰＣＣ  Ｓｅ７−１株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−１４６５）、及びスルフロスピリラム（Ｓｕｌｆｕｒｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ）属ＪＰＣＣＹ  ＳＥＰ−３株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−５８２）を、セレン酸化合物の存在下で共培養し、
培養物から微生物を除去する、セレン酸化合物の除去方法。
【請求項３】
タウエラ・エスピー（Ｔｈａｕｅｒａ  ｓｐ．）ＪＰＣＣ  Ｓｅ７−１株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−１４６５）、及びスルフロスピリラム（Ｓｕｌｆｕｒｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ）属ＪＰＣＣＹ  ＳＥＰ−３株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−５８２）を、セレン酸化合物の存在下で共培養し、
培養物から金属セレンを回収する、金属セレンの製造方法。
【請求項４】
タウエラ・エスピー（Ｔｈａｕｅｒａ  ｓｐ．）ＪＰＣＣ  Ｓｅ７−１株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−１４６５）と、
スルフロスピリラム（Ｓｕｌｆｕｒｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ）属ＪＰＣＣＹ  ＳＥＰ−３株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−５８２）と、
を含む、セレン酸化合物還元製剤。
【請求項５】
タウエラ・エスピー（Ｔｈａｕｅｒａ  ｓｐ．）ＪＰＣＣ  Ｓｅ７−１株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−１４６５）、及びスルフロスピリラム（Ｓｕｌｆｕｒｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ）属ＪＰＣＣＹ  ＳＥＰ−３株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−５８２）を、硝酸化合物の存在下で共培養する、硝酸化合物の還元方法。
【請求項６】
タウエラ・エスピー（Ｔｈａｕｅｒａ  ｓｐ．）ＪＰＣＣ  Ｓｅ７−１株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−１４６５）、及びスルフロスピリラム（Ｓｕｌｆｕｒｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ）属ＪＰＣＣＹ  ＳＥＰ−３株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−５８２）を、硝酸化合物の存在下で共培養し、
培養物から微生物を除去する、硝酸化合物の除去方法。
【請求項７】
タウエラ・エスピー（Ｔｈａｕｅｒａ  ｓｐ．）ＪＰＣＣ  Ｓｅ７−１株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−１４６５）、及びスルフロスピリラム（Ｓｕｌｆｕｒｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ）属ＪＰＣＣＹ  ＳＥＰ−３株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−５８２）を、硝酸化合物の存在下で共培養し、
培養物から窒素ガスを回収する、窒素ガスの製造方法。
【請求項８】
タウエラ・エスピー（Ｔｈａｕｅｒａ  ｓｐ．）ＪＰＣＣ  Ｓｅ７−１株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−１４６５）と、
スルフロスピリラム（Ｓｕｌｆｕｒｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ）属ＪＰＣＣＹ  ＳＥＰ−３株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−５８２）と、
を含む、硝酸化合物還元製剤。
【請求項９】
セレン酸化合物及び硝酸化合物の少なくとも一方を含む排水を処理する装置であって、
タウエラ・エスピー（Ｔｈａｕｅｒａ  ｓｐ．）ＪＰＣＣ  Ｓｅ７−１株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−１４６５）、及びスルフロスピリラム（Ｓｕｌｆｕｒｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ）属ＪＰＣＣＹ  ＳＥＰ−３株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−５８２）を、前記排水中で共培養する槽を備える、排水処理装置。
【請求項１０】
セレン酸化合物及び硝酸化合物の少なくとも一方を含む排水を処理する方法であって、
タウエラ・エスピー（Ｔｈａｕｅｒａ  ｓｐ．）ＪＰＣＣ  Ｓｅ７−１株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−１４６５）、及びスルフロスピリラム（Ｓｕｌｆｕｒｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ）属ＪＰＣＣＹ  ＳＥＰ−３株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−５８２）を、前記排水中で共培養する、排水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セレン酸化合物の還元方法、セレン酸化合物の除去方法、金属セレンの製造方法、セレン酸化合物還元製剤、硝酸化合物の還元方法、硝酸化合物の除去方法、窒素ガスの製造方法、硝酸化合物還元製剤、排水処理装置及び排水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セレンは半導体材料及び感光性材料等の用途で有用である。他にも、セレンはガラスの着色剤及び脱色剤としても利用されている。このように、セレンは産業界において利用価値の高い元素である。さらに、セレンは人体にとって必須元素であり、微量の摂取が必要とされる。
【０００３】
しかし、必要量以上にセレンを摂取すると、セレンは人体に対する毒性を示すことが知られている。そこで、セレンは水質汚濁及び土壌汚染を防止するための環境基準の指定項目とされている。セレンを利用する産業界においては、工業排水中にセレンが混入する可能性がある。また、セレンは石炭中にも微量含まれていることから、火力発電所等の石炭を利用する産業施設の排水にも混入する可能性がある。以上より、排水中のセレンの除去は、水質汚濁及び土壌汚染を防止する観点から重要である。
【０００４】
排水中のセレンは、６価のセレンの化合物であるセレン酸（Ｈ２ＳｅＯ４）又はその塩、４価のセレンの化合物である亜セレン酸（Ｈ２ＳｅＯ３）又はその塩等のセレン酸化合物として存在する。排水中では、セレン酸化合物の大半がセレン酸イオン（ＳｅＯ４２−）の形態で存在し、ごく一部が亜セレン酸イオン（ＳｅＯ３２−）の形態で存在していると考えられる。これらのセレン酸化合物は、還元されると０価の金属セレンとなる。
【０００５】
セレンと同様に窒素は、産業界において利用価値が高く、人体にとって必須の元素である。窒素はセレンと同様に工業排水中にも含まれていることが多い。排水中の窒素は、５価の窒素の化合物である硝酸（ＨＮＯ３）若しくはその塩又は３価の窒素の化合物である亜硝酸（ＨＮＯ２）若しくはその塩等の硝酸化合物として存在する。
【０００６】
ところで自然界には、これらセレン酸化合物のイオン及び硝酸化合物のイオンの少なくとも一方を体内に取り込んで還元処理できる微生物が存在する（特許文献１，２）。
特許文献１は、タウエラ・エスピー（Ｔｈａｕｅｒａ  ｓｐ．）ＪＰＣＣ  Ｓｅ７−１株（ＮＩＴＥ  Ｐ−１４６５）を開示している。Ｓｅ７−１株は、セレン酸化合物を還元する能力と硝酸化合物を還元する能力とを有している。Ｓｅ７−１株は実地排水の条件下でもセレン酸化合物を還元できる。
特許文献２は、スルフロスピリラム（Ｓｕｌｆｕｒｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ）属ＪＰＣＣＹ  ＳＥＰ−３株（ＮＩＴＥ  Ｐ−５８２）を開示している。ＳＥＰ−３株は、セレン酸化合物を還元する能力を有し、セレン酸を金属セレンに還元する能力が高いとされている。
【０００７】
実地排水でＳｅ７−１株を培養すると、排水中の雑菌等及び外気等から培養物に混入する雑菌等の他の微生物の影響により、Ｓｅ７−１株の生化学的活性が徐々に阻害されるおそれがある。よって、Ｓｅ７−１株の還元能力が徐々に低下することが懸念されるため、実地排水中でＳｅ７−１株を培養する際には、排水を一度滅菌処理し、滅菌した排水中でＳｅ７−１株を培養し、Ｓｅ７−１株の生化学的活性を最大限に高める必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第５６０８７２５号公報
【特許文献２】特許第５２２７６７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、排水の処理においては、さらなる低コスト化及び処理速度の高速化が課題である。そのため、セレン酸化合物及び硝酸化合物をより効率的に処理する方法が望まれている。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、セレン酸化合物の還元速度が上昇するセレン酸化合物の還元方法；硝酸化合物の還元速度が上昇する硝酸化合物の還元方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の発明者らは、特許文献２に記載のＳＥＰ−３株が実験室条件下ではセレン酸を還元する能力を示すが、実地排水の条件下ではセレン酸を還元する能力を示しにくいことを突き止めた。
【００１２】
ところが、本発明の発明者らが鋭意検討した結果、Ｓｅ７−１株とＳＥＰ−３株とを排水中で共培養すると、意外にも排水中におけるセレン酸化合物の還元速度が上昇し、さらには硝酸化合物の還元速度も上昇することを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１３】
本発明は、下記の態様を有する。
［１］  タウエラ・エスピー（Ｔｈａｕｅｒａ  ｓｐ．）ＪＰＣＣ  Ｓｅ７−１株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−１４６５）、及びスルフロスピリラム（Ｓｕｌｆｕｒｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ）属ＪＰＣＣＹ  ＳＥＰ−３株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−５８２）を、セレン酸化合物の存在下で共培養する、セレン酸化合物の還元方法。
［２］  タウエラ・エスピー（Ｔｈａｕｅｒａ  ｓｐ．）ＪＰＣＣ  Ｓｅ７−１株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−１４６５）、及びスルフロスピリラム（Ｓｕｌｆｕｒｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ）属ＪＰＣＣＹ  ＳＥＰ−３株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−５８２）を、セレン酸化合物の存在下で共培養し、培養物から微生物を除去する、セレン酸化合物の除去方法。
［３］  タウエラ・エスピー（Ｔｈａｕｅｒａ  ｓｐ．）ＪＰＣＣ  Ｓｅ７−１株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−１４６５）、及びスルフロスピリラム（Ｓｕｌｆｕｒｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ）属ＪＰＣＣＹ  ＳＥＰ−３株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−５８２）を、セレン酸化合物の存在下で共培養し、培養物から金属セレンを回収する、金属セレンの製造方法。
［４］  タウエラ・エスピー（Ｔｈａｕｅｒａ  ｓｐ．）ＪＰＣＣ  Ｓｅ７−１株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−１４６５）と、スルフロスピリラム（Ｓｕｌｆｕｒｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ）属ＪＰＣＣＹ  ＳＥＰ−３株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−５８２）と、を含む、セレン酸化合物還元製剤。
［５］  タウエラ・エスピー（Ｔｈａｕｅｒａ  ｓｐ．）ＪＰＣＣ  Ｓｅ７−１株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−１４６５）、及びスルフロスピリラム（Ｓｕｌｆｕｒｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ）属ＪＰＣＣＹ  ＳＥＰ−３株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−５８２）を、硝酸化合物の存在下で共培養する、硝酸化合物の還元方法。
［６］  タウエラ・エスピー（Ｔｈａｕｅｒａ  ｓｐ．）ＪＰＣＣ  Ｓｅ７−１株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−１４６５）、及びスルフロスピリラム（Ｓｕｌｆｕｒｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ）属ＪＰＣＣＹ  ＳＥＰ−３株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−５８２）を、硝酸化合物の存在下で共培養し、培養物から微生物を除去する、硝酸化合物の除去方法。
［７］  タウエラ・エスピー（Ｔｈａｕｅｒａ  ｓｐ．）ＪＰＣＣ  Ｓｅ７−１株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−１４６５）、及びスルフロスピリラム（Ｓｕｌｆｕｒｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ）属ＪＰＣＣＹ  ＳＥＰ−３株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−５８２）を、硝酸化合物の存在下で共培養し、培養物から窒素ガスを回収する、窒素ガスの製造方法。
［８］  タウエラ・エスピー（Ｔｈａｕｅｒａ  ｓｐ．）ＪＰＣＣ  Ｓｅ７−１株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−１４６５）と、スルフロスピリラム（Ｓｕｌｆｕｒｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ）属ＪＰＣＣＹ  ＳＥＰ−３株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−５８２）と、を含む、硝酸化合物還元製剤。
［９］  セレン酸化合物及び硝酸化合物の少なくとも一方を含む排水を処理する装置であって、タウエラ・エスピー（Ｔｈａｕｅｒａ  ｓｐ．）ＪＰＣＣ  Ｓｅ７−１株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−１４６５）、及びスルフロスピリラム（Ｓｕｌｆｕｒｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ）属ＪＰＣＣＹ  ＳＥＰ−３株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−５８２）を、前記排水中で共培養する槽を備える、排水処理装置。
［１０］  セレン酸化合物及び硝酸化合物の少なくとも一方を含む排水を処理する方法であって、タウエラ・エスピー（Ｔｈａｕｅｒａ  ｓｐ．）ＪＰＣＣ  Ｓｅ７−１株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−１４６５）、及びスルフロスピリラム（Ｓｕｌｆｕｒｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ）属ＪＰＣＣＹ  ＳＥＰ−３株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−５８２）を、前記排水中で共培養する、排水処理方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のセレン酸化合物の還元方法によれば、セレン酸化合物の還元速度が上昇する。
本発明の硝酸化合物の還元方法によれば、硝酸化合物の還元速度が上昇する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を共培養した培養物を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で撮影した写真である。
【図２】本発明を適用した一実施形態に係る排水処理装置の構成の一例を示す模式図である。
【図３】実施例１〜３及び比較例１，２の各例におけるＳｅ７−１株及びＳＥＰ−３株のそれぞれの濃度を示すグラフである。
【図４】実施例１〜３及び比較例１，２の各例におけるセレン酸化合物及び硝酸化合物の還元速度を示すグラフである。
【図５】実施例４で検討した、横軸にＳｅ７−１株及びＳＥＰ−３株の混合比率を、縦軸にセレン酸化合物の還元速度の増強率をプロットしたグラフである。
【図６】実施例５で検討した、横軸にＳｅ７−１株及びＳＥＰ−３株の混合比率を、縦軸に硝酸化合物の還元速度の増強率をプロットしたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本明細書においては、「タウエラ・エスピー（Ｔｈａｕｅｒａ  ｓｐ．）ＪＰＣＣ  Ｓｅ７−１株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−１４６５）」を「Ｓｅ７−１株」とも記す。また、本明細書においては、「スルフロスピリラム（Ｓｕｌｆｕｒｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ）属ＪＰＣＣＹ  ＳＥＰ−３株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−５８２）」を「ＳＥＰ−３株」とも記す。
本明細書における以下の用語の意味は以下の通りである。
「微生物」とは、主に細菌等の原核生物、並びに酵母類及び菌類等の真核生物を含む概念であり、ウイルス等の生体高分子の集合体を含んでもよい概念である。
「第１の微生物」とは、Ｓｅ７−１株以外の微生物であるとともに、Ｓｅ７−１株と同種の微生物であって、Ｓｅ７−１株と分類学的性質が類似する微生物を意味する。
「第２の微生物」とは、ＳＥＰ−３株以外の微生物であるとともに、ＳＥＰ−３株と同種の微生物であって、ＳＥＰ−３株と分類学的性質が類似する微生物を意味する。
「セレン酸化合物」とは、セレン酸（Ｈ２ＳｅＯ４）、亜セレン酸（Ｈ２ＳｅＯ３）及びこれらの塩並びにこれらのイオンを意味する。
「６価のセレン」とは、セレン酸、セレン酸塩又はセレン酸イオンの総称である。
「４価のセレン」とは、亜セレン酸、亜セレン酸塩又は亜セレン酸イオンの総称である。
「硝酸化合物」とは、硝酸（ＨＮＯ３）、亜硝酸（ＨＮＯ２）及びこれらの塩並びにこれらのイオンを意味する。
「５価の窒素」とは、硝酸、硝酸塩又は硝酸イオンの総称である。
「３価の窒素」とは、亜硝酸、亜硝酸塩又は亜硝酸イオンの総称である。
「共培養する」とは、異なる種類の微生物が混在した状態で、当該異なる種類の微生物を、同一の培地中でともに培養することを意味する。なお、「共培養」とは、特に断りのない限り、本培養を意味する。
「ｐｐｍ」は、特に断りのない限り、質量比を意味する濃度単位である。
【００１７】
＜セレン酸化合物の還元方法＞
以下、本発明のセレン酸化合物の還元方法について説明する。
本発明のセレン酸化合物の還元方法は、還元対象物中のセレン酸化合物を還元する方法である。還元対象物としては、排水、土壌、汚泥、地下水、貯水池の水が例示される。ただし、還元対象物はセレン酸化合物を含む形態であれば、これらに限定されない。
【００１８】
本発明のセレン酸化合物の還元方法においては、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を、セレン酸化合物の存在下で共培養する。
Ｓｅ７−１株は、例えば特許第５６０８７２５号公報に開示されている方法により、取得できる。
Ｓｅ７−１株の同定は、特許第５６０８７２５号公報に開示されている方法により、同定できる。
【００１９】
Ｓｅ７−１株は、セレン酸化合物を還元する能力を有する。Ｓｅ７−１株においては、６価のセレンを４価のセレンに還元する能力が特に高い。
本発明の発明者らは、Ｓｅ７−１株が実地排水の条件下、及び特許第５６０８７２５号公報に開示されている実験室条件下のいずれにおいても、セレン酸化合物を還元する能力を有し、６価のセレンを４価のセレンに還元する能力が特に高いことを確認した。
【００２０】
Ｓｅ７−１株は、培地の種類に応じて資化性が変化することがある。例えば、特許第５６０８７２５号公報の段落［００３１］に開示されている組成の培地を用いる場合、Ｓｅ７−１株が硝酸化合物を還元する能力を有することが確認されている。
本発明の発明者らは、Ｓｅ７−１株が実地排水の条件下、及び特許第５６０８７２５号公報の段落［００３１］等に開示されている実験室条件下のいずれにおいても、硝酸化合物を還元する能力を有することを確認した。
Ｓｅ７−１株は、嫌気条件下でも良好に生育することが確認されている。
Ｓｅ７−１株は、２０１２年１１月１６日付けで、受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−１４６５として、独立行政法人製品評価技術基盤機構特許微生物寄託センターに受託されている。
【００２１】
第１の微生物は、セレン酸化合物を還元する能力及び硝酸化合物を還元する能力の少なくとも一方においてＳｅ７−１株と同様の性質を有する。ただし、第１の微生物は４価のセレンを０価の金属セレンに還元する能力を有してもよい。
【００２２】
第１の微生物は、Ｓｅ７−１株と同種であると考えられる微生物である。第１の微生物は、Ｓｅ７−１株が属する種に属する微生物及び１６ＳｒＤＮＡの塩基配列がＳｅ７−１株の塩基配列と９５％以上の相同性を有し、セレン酸化合物を還元する能力を有するタウエラ属に属する微生物を包含する。
【００２３】
第１の微生物は、４価のセレンが存在せず、６価のセレンが存在する培地において単独で培養したときに、下記式１で算出される６価のセレンの除去率が、８５％以上であると好ましく、９０％以上であるとより好ましい。そして、第１の微生物を単独で培養する培養時間は、６０〜８４時間が好ましい。
｛［培養開始前における培地中の６価のセレンの濃度（ｐｐｍ）］−［培養後における培地中の６価のセレンの濃度（ｐｐｍ）］｝／［培養開始前における培地中の６価のセレンの濃度（ｐｐｍ）］×１００  ・・・・式１
【００２４】
ＳＥＰ−３株は、例えば特許第５２２７６７３号公報に開示されている方法により、取得できる。
ＳＥＰ−３株は、特許第５２２７６７３号公報に開示されている方法により、同定できる。
【００２５】
ＳＥＰ−３株は、特許第５２２７６７３号公報に開示されている実験室条件下においては、セレン酸化合物を還元する能力を有する。ＳＥＰ−３株は特許第５２２７６７３号公報に開示されている実験室条件下で、６価のセレン及び４価のセレンを０価の金属セレンに還元する能力を有し、６価のセレンを０価の金属セレンに還元する能力が高い。
一方で、本発明の発明者らは、ＳＥＰ−３株が実地排水の条件下では、セレン酸化合物を還元する能力を示しにくいことを確認した。
【００２６】
ＳＥＰ−３株は硝酸化合物を還元する能力を有し、５価の窒素を３価の窒素に還元する能力が高い。
本発明の発明者らは、ＳＥＰ−３株が実地排水の条件下及び特許第５２２７６７３号公報に開示されている実験室条件下のいずれにおいても、硝酸化合物を還元する能力を有することを確認した。
さらに、本発明の発明者らは、ＳＥＰ−３株が実地排水の条件下においては、５価の窒素及び３価の窒素の少なくとも一方を０価の窒素ガスに還元する能力を示しにくいことを確認した。また、本発明の発明者らは、ＳＥＰ−３株が実地排水の条件下において、５価の窒素を３価の窒素に還元する能力を示すことを確認した。
ＳＥＰ−３株は、嫌気条件下で良好に生育することが確認されている。
ＳＥＰ−３株は、２００８年６月４日付けで、受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−５８２として、独立行政法人製品評価技術基盤機構特許微生物寄託センターに受託されている。
【００２７】
第２の微生物は、セレン酸化合物を還元する能力及び硝酸化合物を還元する能力の少なくとも一方においてＳＥＰ−３株と同様の性質を有する。ただし、第２の微生物は６価のセレンを４価のセレンに還元する能力を有してもよい。
【００２８】
第２の微生物は、ＳＥＰ−３株と同種であると考えられる微生物である。第２の微生物は、ＳＥＰ−３株が属する種に属する微生物及び１６ＳｒＤＮＡの塩基配列がＳＥＰ−３株の塩基配列と９６％以上の相同性を有し、セレン酸化合物を還元する能力を有するスルフロスピリラム属に属する微生物を包含する。
【００２９】
本発明のセレン酸化合物の還元方法は、例えば、セレン酸化合物を含む培地と、後述するセレン酸化合物還元製剤とを混合する等して、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を前記培地に植菌し、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を共培養することで行うことができる。
【００３０】
Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を共培養する際には、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株の他に、第１の微生物及び第２の微生物の少なくとも一方の一種以上の微生物をさらに共培養してもよい。
共培養の条件は、特に限定されず、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株がともに良好に生育するように、適宜調節すればよい。共培養の条件は、例えば以下のように設定できる。
【００３１】
共培養する際の培地は、セレン酸化合物を含む還元対象物そのものでもよく、前記還元対象物と、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株の少なくとも一方の生育に有用な成分との混合物でもよく、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株の取得で用いた培地と、前記還元対象物との混合物でもよい。
共培養する際の培地のｐＨは、６.５〜９.０が好ましく、６.５〜７.５がより好ましく、７．０程度が特に好ましい。共培養する際の培地のｐＨが６.５〜９.０の範囲内であると、本発明の効果がさらに優れる。
【００３２】
共培養を行う培地中のセレン酸化合物の濃度は、目的に応じて任意に設定できるが、０．１〜１００ｐｐｍであることが好ましく、０．５〜５０ｐｐｍであることがより好ましい。培地中のセレン酸化合物の濃度が１００ｐｐｍ以下であると、本発明の効果がさらに優れる。培地中のセレン酸化合物の濃度が０．５ｐｐｍ以上であると、本発明を種々の還元対象物に適用できる。
【００３３】
共培養する際の温度は、１５〜４０℃が好ましく、２５〜４０℃がより好ましく、３３〜３７℃が特に好ましい。共培養する際の温度が１５〜４０℃の範囲内であると、本発明の効果がさらに優れる。
共培養の時間は、培地中のセレン酸化合物の濃度、培地へのＳｅ７−１株及びＳＥＰ−３株の総植菌量等を考慮して適宜調節すればよく、例えば、１０分〜１２０時間とすることができる。共培養の時間が前記範囲内であると、本発明の効果がさらに優れる。
【００３４】
共培養する際の、培地へのＳｅ７−１株及びＳＥＰ−３株の総植菌量は、培地中のセレン酸化合物の濃度等を考慮して適宜調節すればよく、特に限定されない。例えば、培地中におけるＳｅ７−１株及びＳＥＰ−３株の合計濃度が、セレン酸化合物１ｐｐｍあたり２．０×１０８〜１．０×１０９ｃｅｌｌｓ／ｍＬとなるように総植菌量を調節することが好ましい。
【００３５】
共培養する際の培地中におけるＳＥＰ−３株の数は、Ｓｅ７−１株の数の０．２〜２．６倍が好ましく、１．０〜２．６倍がより好ましい。培地中におけるＳＥＰ−３株の数がＳｅ７−１株の数の０．２〜２．６倍であると、本発明の効果がさらに優れる。
【００３６】
本発明において、共培養を嫌気条件下及び好気条件下のいずれで行うかは、併用され得る微生物の組合せを考慮して選択すればよい。例えば、Ｓｅ７−１株は、通常、嫌気条件下で良好に生育するが、培地の種類を選択することで、好気条件下でも良好に生育する。そして、ＳＥＰ−３株は、通常、嫌気条件下で良好に生育する。したがって、これら二種を併用する場合、嫌気条件下で共培養することが好ましい。
【００３７】
本発明のセレン酸化合物の還元方法においては、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を、共培養、すなわち本培養する前に、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を前培養することが好ましい。
【００３８】
前培養では、本培養と同様の培地を用いることができる。また、前培養は上述した本培養と同様の条件で行うことができる。ただし、前培養で用いる培地は、セレン酸化合物を必ずしも必要としない。
【００３９】
本発明のセレン酸化合物の還元方法においては、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株並びに第１の微生物及び第２の微生物以外に、その他の微生物を共培養してもよい。その他の微生物としては、６価のセレンを４価のセレンに還元する能力を有する微生物、４価のセレンを０価の金属セレンに還元する能力を有する微生物等が例示される。
【００４０】
（作用効果）
以上説明した本発明のセレン酸化合物の還元方法では、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株をセレン酸化合物の存在下で共培養するため、セレン酸化合物の還元速度が上昇する。
【００４１】
上述のように、ＳＥＰ−３株は実地排水の条件下では、セレン酸化合物を還元する能力を示しにくいことが確認されている。
一方で、Ｓｅ７−１株による排水の処理においては、Ｓｅ７−１株の還元能力が他の微生物の影響により、低下することが懸念されている。そのため、排水を一度滅菌処理し、滅菌した排水中でＳｅ７−１株を単独培養することで、Ｓｅ７−１株の生化学的活性を最大限に高めることが従来の技術常識である。
したがって、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株の組み合わせを選択することにより、Ｓｅ７−１株のセレン酸化合物の還元速度が上昇するという本発明の効果は、全く意外であるといえる。
【００４２】
＜セレン酸化合物の除去方法＞
以下、本発明のセレン酸化合物の除去方法について説明する。
本発明のセレン酸化合物の除去方法は、セレン酸化合物を含む除去対象物からセレン酸化合物を除去する方法である。除去対象物としては、排水、土壌、汚泥、地下水、貯水池の水が例示される。ただし、除去対象物はセレン酸化合物を含む形態であれば、これらに限定されない。
【００４３】
本発明のセレン酸化合物の除去方法では、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を、セレン酸化合物の存在下で共培養し、培養物から微生物を除去する。
本発明のセレン酸化合物の除去方法において、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を共培養する条件は、セレン酸化合物の還元方法で述べた内容と同様である。
【００４４】
本発明のセレン酸化合物の除去方法では、例えば、除去対象物を含む培地に、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を植菌し、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を共培養することができる。これにより、培地中のセレン酸化合物がＳｅ７−１株及びＳＥＰ−３株の少なくとも一方に取り込まれつつ、取り込まれたセレン酸化合物が還元される。そのため、培養物からＳｅ７−１株及びＳＥＰ−３株の少なくとも一方の微生物を除去することで、除去対象物から効率的にセレン酸化合物を除去できる。
【００４５】
Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株は、他の成分とともに培養物から除去してもよい。
Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株は、例えば、フィルターを用いて培養物をろ過する方法、培養物を遠心分離する方法等により固形分を分離することで、単独で又は他の成分とともに、培養物から除去できる。
なお、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を共培養する際に、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株の他に、第１の微生物及び第２の微生物の少なくとも一方の一種以上の微生物を共培養する場合においては、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株に加えて、第１の微生物及び第２の微生物の少なくとも一方の微生物を培養物から除去してもよい。
【００４６】
上述のようにＳｅ７−１株においては、６価のセレンを４価のセレンに還元する能力が特に高い。そのため、培養物におけるセレンの大半は４価のセレンの形態で存在し、残りが０価の金属セレンの形態で存在し、僅かに６価のセレンの形態でも存在すると考えられる。
そのため、本発明のセレン酸化合物の除去方法においては、培養物から微生物を除去した後、さらに４価のセレンを除去することが好ましい。４価のセレンを除去する方法としては、微生物を除去した培養物と、凝集剤とを混合する方法が例示される。
【００４７】
微生物が除去された培養物と凝集剤とを混合すると、４価のセレンが０価の金属セレンとして析出する。そのため、微生物を除去した培養物から０価の金属セレンを析出させて４価のセレンを除去すると、除去対象物からセレン酸化合物をさらに効果的に除去できる。
【００４８】
凝集剤は、Ｆｅ３＋、Ｃｕ２＋、Ｚｎ２＋、Ａｇ＋、Ａｌ３＋、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋及びＢａ２＋からなる群より選ばれる少なくとも一つのイオンを水溶液中で生成する化合物が好ましい。好ましい凝集剤としては、塩化鉄（ＩＩＩ）、硫酸銅、硫酸亜鉛、塩化銀、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、水酸化マグネシウム、塩化カルシウム、水酸化カルシウム及び塩化バリウム等が例示される。
【００４９】
凝集剤を用いて析出させた０価の金属セレンを除去する方法としては、ろ過する方法、遠心分離する方法、沈降分離する方法等が例示される。
【００５０】
（作用効果）
以上説明した本発明のセレン酸化合物の除去方法では、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株をセレン酸化合物の存在下で共培養するため、セレン酸化合物の還元速度が上昇し、除去対象物中のセレン酸化合物を還元する化学反応が活性化する。よって、本発明のセレン酸化合物の除去方法によれば、除去対象物からセレン酸化合物を効率的に、かつ効果的に除去できる。
【００５１】
＜金属セレンの製造方法＞
以下、本発明の金属セレンの製造方法について説明する。
本発明の金属セレンの製造方法は、セレン酸化合物を含む原料から金属セレンを製造する方法である。原料としては、排水、土壌、汚泥、地下水、貯水池の水が例示される。ただし、原料はセレン酸化合物を含む形態であれば、これらに限定されない。
【００５２】
本発明の金属セレンの製造方法では、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を、セレン酸化合物の存在下で共培養し、培養物から金属セレンを回収する。
本発明の金属セレンの製造方法において、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を共培養する条件は、セレン酸化合物の還元方法で述べた内容と同様である。
【００５３】
図１は、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を共培養した培養物を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で撮影した写真である。図１中の矢印は、培養物中の金属セレンの粒子を示す。このように本発明の発明者らは、培養物中において０価の金属セレンは、微生物の体内及び微生物の体外に存在することを確認している。
したがって、培養物から金属セレンを回収する際においては、培養物から微生物を回収若しくは除去し、微生物の体内から金属セレンを回収すること、又は、微生物の体外の金属セレンを培養物から回収することが好ましい。
【００５４】
培養物から微生物を回収又は除去し、微生物の体内から金属セレンを回収する際には、例えば、培養物をろ過又は遠心分離し、固形分として回収又は除去される微生物の細胞膜を破砕する方法を適用できる。細胞膜を破砕することにより、微生物の体内から金属セレンを回収できる。細胞膜を破砕する方法としては、超音波破砕を利用する方法が例示される。ただし、細胞膜を破砕する方法は超音波破砕に限定されない。
【００５５】
本発明の金属セレンの製造方法においては、微生物の体内から金属セレンを回収する場合、細胞膜を破砕した後の破砕液をろ過又は遠心分離し、上澄みを回収し、回収した上澄みと凝集剤とを混合してもよい。これにより、微生物の体内に４価のセレン又は６価のセレンとして存在していたセレンが０価の金属セレンとして析出する。そのため、金属セレンの収率がさらに優れる。
【００５６】
本発明の金属セレンの製造方法においては、微生物の体内から金属セレンを回収する場合、微生物を回収又は除去した後の培養物と凝集剤とを混合して、０価の金属セレンを析出させてもよい。これにより、培養物の液相に含まれる４価のセレン又は６価のセレンを０価の金属セレンとして回収できるため、金属セレンの収率がさらに優れる。
【００５７】
微生物の体外の金属セレンを培養物から回収する際には、培養物をろ過又は遠心分離し、微生物を除去した培養物の液相に存在する０価の金属セレンを回収すればよい。培養物の液相に存在する０価の金属セレンを回収する方法としては、沈降分離を利用する方法が例示される。
【００５８】
本発明の金属セレンの製造方法において微生物の体外の金属セレンを培養物から回収する場合、微生物を除去した後、直ちに０価の金属セレンを回収するよりも、微生物を除去した後の培養物と凝集剤とを混合してから、０価の金属セレンを回収することがさらに好ましい。これにより、培養物の液相に含まれる４価のセレン又は６価のセレンを０価の金属セレンとして回収できるため、金属セレンの収率がさらに優れる。
【００５９】
（作用効果）
以上説明した本発明の金属セレンの製造方法では、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株をセレン酸化合物の存在下で共培養するため、セレン酸化合物の還元速度が上昇し、原料中のセレン酸化合物を還元する化学反応が活性化する。よって、本発明の金属セレンの製造方法によれば、原料から金属セレンを効率的に製造でき、金属セレンを高収率で製造できる。
【００６０】
＜セレン酸化合物還元製剤＞
本発明のセレン酸化合物還元製剤は、Ｓｅ７−１株とＳＥＰ−３株とを含む。
本発明のセレン酸化合物還元製剤は、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株の他に、第１の微生物及び第２の微生物の少なくとも一方の一種以上の微生物をさらに含んでもよい。
本発明のセレン酸化合物還元製剤は、その他の微生物を含んでもよい。
本発明のセレン酸化合物還元製剤は、本発明の効果を損なわない範囲内で、必要に応じて各種添加剤を含んでもよい。
【００６１】
本発明のセレン酸化合物還元製剤において、ＳＥＰ−３株の数はＳｅ７−１株の数の０．２〜２．６倍が好ましく、１．０〜２．６倍がより好ましい。培地中におけるＳＥＰ−３株の数がＳｅ７−１株の数の０．２〜２．６倍であると、本発明の効果がさらに優れる。
【００６２】
セレン酸化合物還元製剤の具体的形態としては、ＳＥＰ−３株非共存下でＳｅ７−１株を培養して得られる培養物をさらにろ過して得られるろ過物と、Ｓｅ７−１株非共存下でＳＥＰ−３株を培養して得られる培養物をさらにろ過して得られるろ過物と、を混合して得られるろ過混合物；前記ろ過混合物の乾燥物；Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を共培養して得られる培養物をさらにろ過して得られる共培養ろ過物；前記共培養ろ過物の乾燥物；ＳＥＰ−３株非共存下で培養し、精製処理して得られるＳｅ７−１株と、Ｓｅ７−１株非共存下で培養し、精製処理して得られるＳＥＰ−３株と、を混合して得られる単独培養微生物の混合物；Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を共培養し、精製処理して得られるＳｅ７−１株及びＳＥＰ−３株の共培養微生物等が例示できる。
さらに、本発明のセレン酸化合物還元製剤においては、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株が、例えば、寒天、ゲランガム等の天然物高分子ゲル；アクリルアミド；紫外線硬化樹脂等の高分子樹脂；炭素繊維、中空糸膜、不織布等の繊維等に固定化されてもよい。固定化は内包及び表面固定のいずれでもよい。
【００６３】
本発明のセレン酸化合物還元製剤は、例えば、還元対象物に含まれるセレン酸化合物を還元する際に使用できる。
本発明のセレン酸化合物還元製剤は、例えば、除去対象物に含まれるセレン酸化合物を除去する際に使用できる。
本発明のセレン酸化合物還元製剤は、例えば、セレン酸化合物を含む原料から金属セレンを製造する際に使用できる。
【００６４】
本発明のセレン酸化合物還元製剤の使用方法の一例として、本発明のセレン酸化合物還元製剤をセレン酸化合物の存在下で共培養する方法が例示される。共培養の条件は、セレン酸化合物の還元方法で述べた共培養の条件と同様である。
他にも本発明のセレン酸化合物還元製剤は、後述する排水処理装置が備える生物処理槽に適用できる。
【００６５】
（作用効果）
以上説明した本発明のセレン酸化合物還元製剤は、Ｓｅ７−１株とＳＥＰ−３株とを含むため、セレン酸化合物の還元速度が上昇する。よって、本発明のセレン酸化合物還元製剤によれば、還元対象物を効率的かつ効果的に還元できる。
【００６６】
＜硝酸化合物の還元方法＞
以下、本発明の硝酸化合物の還元方法について説明する。
本発明の硝酸化合物の還元方法は、還元対象物中の硝酸化合物を還元する方法である。還元対象物としては、排水、土壌、汚泥、地下水、貯水池の水が例示される。ただし、還元対象物は硝酸化合物を含む形態であれば、これらに限定されない。
【００６７】
本発明の硝酸化合物の還元方法においては、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を、硝酸化合物の存在下で共培養する。
本発明の硝酸化合物の還元方法は、例えば、硝酸化合物を含む培地と、後述する硝酸化合物還元製剤とを混合する等して、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を前記培地に植菌し、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を共培養することで行うことができる。
【００６８】
Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を共培養する際には、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株の他に、第１の微生物及び第２の微生物の少なくとも一方の一種以上の微生物をさらに共培養してもよい。
共培養の条件は、特に限定されず、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株がともに良好に生育するように、適宜調節すればよい。共培養の条件は、例えば以下のように設定できる。
【００６９】
共培養する際の培地は、硝酸化合物を含み、セレン酸化合物を任意で含む点以外は、上述したセレン酸化合物の還元方法で共培養する際の培地と同様である。
【００７０】
共培養を行う培地中の硝酸化合物の濃度は、目的に応じて任意に設定できるが、１０〜１００ｐｐｍであることが好ましく、３０〜５０ｐｐｍであることがより好ましい。培地中の硝酸化合物の濃度が１００ｐｐｍ以下であると、本発明の効果がさらに優れる。培地中の硝酸化合物の濃度が１０ｐｐｍ以上であると、本発明を種々の還元対象物に適用できる。
【００７１】
本発明の硝酸化合物の還元方法において、共培養する際の温度、時間、総植菌量、嫌気条件及び好気条件の選択、前培養の有無の選択等の各条件は、上述したセレン酸化合物の還元方法の各条件と同様である。
【００７２】
本発明の硝酸化合物の還元方法においては、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株並びに第１の微生物及び第２の微生物以外に、その他の微生物を共培養してもよい。
前記その他の微生物としては、５価の窒素を３価の窒素又は０価の窒素ガスに還元する能力を有する微生物、３価の窒素を０価の窒素ガスに還元する能力を有する微生物等が例示される。
【００７３】
（作用効果）
以上説明した本発明の硝酸化合物の還元方法では、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を硝酸化合物の存在下で共培養するため、硝酸化合物の還元速度が上昇する。
【００７４】
上述のように、ＳＥＰ−３株は実地排水の条件下では、５価の窒素及び３価の窒素の少なくとも一方を０価の窒素ガスに還元する能力を示しにくいことが確認されている。
一方で本発明の発明者らは、Ｓｅ７−１株が実地排水の条件下で、硝酸化合物を還元する能力を有することを確認した。さらに、排水を一度滅菌処理し、滅菌した排水中でＳｅ７−１株を単独培養することで、Ｓｅ７−１株の生化学的活性を最大限に高めることが従来の技術常識である。
したがって、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株の組み合わせを選択することにより、硝酸化合物の還元速度が上昇するという本発明の効果は、全く意外であるといえる。
【００７５】
＜硝酸化合物の除去方法＞
以下、本発明の硝酸化合物の除去方法について説明する。
本発明の硝酸化合物の除去方法は、硝酸化合物を含む除去対象物から硝酸化合物を除去する方法である。除去対象物としては、排水、土壌、汚泥、地下水、貯水池の水が例示される。ただし、除去対象物は硝酸化合物を含む形態であれば、これらに限定されない。
【００７６】
本発明の硝酸化合物の除去方法では、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を、硝酸化合物の存在下で共培養し、培養物から微生物を除去する。
本発明の硝酸化合物の除去方法において、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を共培養する条件は、硝酸化合物の還元方法で述べた内容と同様である。
【００７７】
本発明の硝酸化合物の除去方法では、例えば、前記除去対象物を含む培地に、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を植菌し、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を共培養することができる。これにより、培地中の硝酸化合物がＳｅ７−１株及びＳＥＰ−３株の少なくとも一方に取り込まれつつ、取り込まれた硝酸化合物が還元される。そのため、培養物からＳｅ７−１株及びＳＥＰ−３株の少なくとも一方の微生物を除去することで、除去対象物から効率的に硝酸化合物を除去できる。
【００７８】
本発明の硝酸化合物の還元方法において、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を除去する方法は、セレン酸化合物の還元方法で述べた内容と同様である。
なお、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を共培養する際に、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株の他に、第１の微生物及び第２の微生物の少なくとも一方の一種以上の微生物を共培養する場合においては、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株に加えて、第１の微生物及び第２の微生物の少なくとも一方の微生物を培養物から除去してもよい。
【００７９】
上述のように、ＳＥＰ−３株においては、５価の窒素を３価の窒素に還元する能力が特に高い。そのため、培養物における窒素の大半は３価の窒素の形態で存在すると考えられる。
そのため、本発明の硝酸化合物の除去方法においては、培養物から微生物を除去した後、さらに３価の窒素を除去することが好ましい。これにより、除去対象物から硝酸化合物をさらに効果的に除去できる。なお、３価の窒素を除去する方法としては、培養物から３価の窒素を除去できる方法であれば特に限定されない。
【００８０】
本発明の硝酸化合物の除去方法においては、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を共培養する際に、培養物から窒素ガスが発生することがある。共培養物から発生する窒素ガスは、除去対象物中に含まれる５価の窒素及び３価の窒素の少なくとも一方に由来する。そのため、本発明の硝酸化合物の除去方法においては、培養物から窒素ガスを排出させて除去してもよい。これにより、除去対象物から硝酸化合物をさらに効果的に除去できる。
【００８１】
（作用効果）
以上説明した本発明の硝酸化合物の除去方法では、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を硝酸化合物の存在下で共培養するため、硝酸化合物の還元速度が上昇し、除去対象物中の硝酸化合物を還元する化学反応が活性化する。よって、本発明の硝酸化合物の除去方法によれば、除去対象物から硝酸化合物を効率的かつ効果的に除去できる。
【００８２】
＜窒素ガスの製造方法＞
以下、本発明の窒素ガスの製造方法について説明する。
本発明の窒素ガスの製造方法は、硝酸化合物を含む原料から窒素ガスを製造する方法である。原料としては、排水、土壌、汚泥、地下水、貯水池の水が例示される。ただし、原料は硝酸化合物を含む形態であれば、これらに限定されない。
【００８３】
本発明の窒素ガスの製造方法では、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を、硝酸化合物の存在下で共培養し、培養物から窒素ガスを回収する。
本発明の窒素ガスの製造方法において、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を共培養する条件は、硝酸化合物の還元方法で述べた内容と同様である。
【００８４】
培養物から窒素ガスを回収する際は、培養物から微生物を回収又は除去し、微生物の体内から硝酸化合物を回収し、回収した硝酸化合物を窒素ガスに化学変換すること、又は、共培養の際に発生する窒素ガスを回収することが好ましい。これにより、窒素ガスの収率がさらに優れる。
【００８５】
培養物から微生物を回収又は除去し、微生物の体内から硝酸化合物を回収する際には、例えば、固形分として微生物を回収又は除去し、微生物の細胞膜を破砕して遠心分離し、上澄み液を回収する方法が例示される。回収した硝酸化合物を窒素ガスに化学変換する方法は、特に限定されない。
【００８６】
（作用効果）
以上説明した本発明の窒素ガスの製造方法では、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を硝酸化合物の存在下で共培養するため、硝酸化合物の還元速度が上昇し、原料中の硝酸化合物を還元する化学反応が活性化する。よって、本発明の窒素ガスの製造方法によれば、原料から窒素ガスを効率的に製造でき、窒素ガスを高収率で製造できる。
【００８７】
＜硝酸化合物還元製剤＞
本発明の硝酸化合物還元製剤は、Ｓｅ７−１株とＳＥＰ−３株とを含む。
本発明の硝酸化合物還元製剤は、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株の他に、第１の微生物及び第２の微生物の少なくとも一方の一種以上の微生物をさらに含んでもよい。
本発明の硝酸化合物還元製剤は、その他の微生物を含んでもよい。
本発明の硝酸化合物還元製剤は、本発明の効果を損なわない範囲内で、必要に応じて各種添加剤を含んでもよい。
【００８８】
本発明の硝酸化合物還元製剤において、ＳＥＰ−３株の数は、Ｓｅ７−１株の数の０．２〜２．６倍が好ましく、１．０〜２．６倍がより好ましい。培地中におけるＳＥＰ−３株の数がＳｅ７−１株の数の０．２〜２．６倍であると、本発明の効果がさらに優れる。
【００８９】
硝酸化合物還元製剤の具体的な形態としては、上述したセレン酸化合物還元製剤の具体的形態として例示した内容と同様である。
【００９０】
本発明の硝酸化合物還元製剤は、例えば、還元対象物に含まれる硝酸化合物を還元する際に使用できる。
本発明の硝酸化合物還元製剤は、例えば、除去対象物に含まれる硝酸化合物を除去する際に使用できる。
本発明の硝酸化合物還元製剤は、例えば、硝酸化合物を含む原料から窒素ガスを製造する際に使用できる。
【００９１】
本発明の硝酸化合物還元製剤の使用方法の一例として、本発明の硝酸化合物還元製剤を硝酸化合物の存在下で共培養する方法が例示される。共培養の条件は、硝酸化合物の還元方法で述べた共培養の条件と同様である。
他にも本発明の硝酸化合物還元製剤は、後述する排水処理装置が備える生物処理槽に適用できる。
【００９２】
（作用効果）
以上説明した本発明の硝酸化合物還元製剤は、Ｓｅ７−１株とＳＥＰ−３株とを含むため、硝酸化合物の還元速度が上昇する。よって、本発明の硝酸化合物還元製剤によれば、還元対象物を効率的かつ効果的に還元できる。
【００９３】
＜排水処理装置＞
以下、本発明を適用した一実施形態に係る排水処理装置を説明する。
図２は、本実施形態例に係る排水処理装置１の概略構成図である。図２に示すように、排水処理装置１は、前処理部２と、生物処理部３と、化学処理部４とを備えている。
【００９４】
排水処理装置１は、セレン酸化合物及び硝酸化合物の少なくとも一方を含む排水を処理する装置である。
セレン酸化合物及び硝酸化合物の少なくとも一方を含む排水の具体例としては、火力発電所等の石炭を利用する工業施設の脱硫排水及びスクラバー排水等が例示されるが、特に限定されない。
【００９５】
前処理部２は、排水貯槽１１と、滅菌器２１と、濾過器２３と、ｐＨ調整槽２４と、調整水貯槽２５とを備えている。
排水貯槽１１は、排水を一時的に貯留する槽である。排水貯槽１１は、流路１２と流路１３との間に設けられている。流路１２は、工業施設（図示略）から排水貯槽１１に、排水を供給する流路である。流路１３は、排水貯槽１１から排出された排水を滅菌器２１に供給する流路である。流路１３には、ポンプ１４が設けられている。これにより滅菌器２１に前記排水を供給しやすくなる。
【００９６】
滅菌器２１は、排水中の菌類等の微生物を滅菌できる。滅菌器２１は、流路２２に接続されている。流路２２は、滅菌器２１で滅菌された排水をｐＨ調整槽２４に供給する流路である。
滅菌器２１は、排水中の雑菌等の微生物を滅菌できる形態であれば、特に限定されない。滅菌器２１としては、紫外線式及び酸化剤注入式等の滅菌器が例示される。
【００９７】
濾過器２３は、排水中の不純物を除去できる。濾過器２３は、流路２２に設けられている。これにより流路２２を流れる排水中の不純物が除去される。
濾過器２３は、排水中の不純物を除去できる形態であれば、特に限定されない。
【００９８】
ｐＨ調整槽２４は、排水のｐＨを調整する槽である。ｐＨ調整槽２４は、流路２２に接続されている。これにより、滅菌器２１と、濾過器２３とを経由した排水が、ｐＨ調整槽２４に貯留される。
ｐＨ調整槽２４には、排出口２４ａが形成されている。これにより、ｐＨ調整槽２４から、調整水貯槽２５に、前記排水が排出される。
【００９９】
ｐＨ調整槽２４は、ｐＨ調整剤供給手段２６を有している。ｐＨ調整剤供給手段２６は、ｐＨ調整槽２４にｐＨ調整剤を供給できる形態であれば、特に限定されない。ｐＨ調整剤としては、苛性ソーダ、水酸化カリウム等の塩基、又は塩酸、硫酸等の酸が例示される。
【０１００】
調整水貯槽２５は、ｐＨ調整槽２４でｐＨが調整された排水を貯留する槽である。調整水貯槽２５は、ｐＨ調整槽２４と隣接するとともに、ｐＨ調整槽２４の後段に設けられている。これにより、調整水貯槽２５には、ｐＨ調整槽２４でｐＨが調整された排水が貯留される。
【０１０１】
調整水貯槽２５は、流路２７に接続されている。流路２７は、調整水貯槽２５から生物処理部３に、排水を供給する流路である。流路２７には、ポンプ２８が設けられている。これにより生物処理部３に排水を供給しやすくなる。
【０１０２】
生物処理部３は、生物処理槽３１と、生物処理水貯槽５１とを備えている。
生物処理槽３１は、流路２７に接続されている。これにより、調整水貯槽２５内の排水が、生物処理槽３１に貯留される。
【０１０３】
生物処理槽３１は、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を排水中で共培養する槽である。生物処理槽３１でＳｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を共培養する条件は、上述したセレン酸化合物の還元方法又は硝酸化合物の還元方法でＳｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を共培養する際の条件を適用できる。
本実施形態においては、排水を含む生物処理槽３１内の貯留液が、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を共培養する際の培地である。また生物処理槽３１内の貯留液は、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を含む。これにより、生物処理槽３１は排水中のセレン酸化合物及び硝酸化合物の少なくとも一方を還元する生物処理を行うことができる。
【０１０４】
生物処理槽３１内の貯留液はＳｅ７−１株及びＳＥＰ−３株の少なくとも一方の生育に有用な成分を含んでもよい。
生物処理槽３１内の貯留液は第１の微生物及び第２の微生物の少なくとも一方を含んでもよい。
【０１０５】
排水処理装置１においては、生物処理槽３１が、分離膜モジュール３２と、ヒーター３３と、酸供給手段３４とを有している。
分離膜モジュール３２は、生物処理槽３１内の貯留液を、４価のセレンを溶解する溶解液と、微生物とに分離できる形態であれば、特に限定されない。排水処理装置１において、分離膜モジュール３２は、生物処理槽３１内の貯留液を前記溶解液と前記微生物とに分離する分離手段の一形態例である。
【０１０６】
分離膜モジュール３２が備える分離膜の種類としては、精密濾過膜（ＭＦ膜）又は限外濾過膜（ＵＦ膜）が好ましい。
分離膜の形状としては、中空糸膜、平膜、管状膜及び袋状膜等が例示される。これらのうち、容積ベースで比較した場合に膜面積の高度集積が可能であることから、中空糸膜が好ましい。
分離膜の材質としては、有機材料（セルロース、ポリオレフィン、ポリスルフォン、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリフッ化ビニリデン及びポリ４フッ化エチレン等）、金属（ステンレス等）、無機材料（セラミック等）が例示される。分離膜の材質は、生物処理槽３１内の貯留液及び前記微生物の性状等に応じて適宜選択される。
分離膜の孔径は、生物処理の目的に応じて適宜選択すればよい。排水処理装置１において、分離膜の孔径は、０．０１〜１．０μｍが好ましい。孔径が０．０１μｍ未満では、膜の抵抗が大きくなりやすい。孔径が１．０μｍを超えると、前記微生物を完全に分離することができないため、処理水（透過水）の水質が悪化するおそれがある。分離膜の孔径は、精密濾過膜、又は限外濾過膜の範囲とされる０．０５〜０．４μｍがより好ましい。
なお、生物処理槽３１は、分離膜モジュール３２を１つ有してもよいし、複数有してもよい。
【０１０７】
なお、排水処理装置１においては、分離膜モジュールと、後述する散気管４１とが一体化された分離膜ユニットを用いてもよい。このような分離膜ユニットとしては、特開２０１３−２０２５２４号公報に記載の分離膜ユニット等が例示される。
【０１０８】
分離膜モジュール３２は、流路３５に接続されている。流路３５は生物処理水貯槽５１に、４価のセレンを溶解する溶解液を生物処理水として供給する流路である。流路３５には、ポンプ３６が設けられている。これにより分離膜モジュール３２における分離が進行しやすくなる。
【０１０９】
ヒーター３３は、生物処理槽３１内の貯留液の温度を任意に調整できる形態であれば、特に限定されない。ヒーター３３を有することにより、生物処理槽３１は、前記貯留液の温度を、生物処理を行える範囲に調整できる。このように、ヒーター３３は、生物処理槽３１内の貯留液の温度を調整する温度調整手段の一形態例である。
【０１１０】
酸供給手段３４は、生物処理槽３１に酸を供給できる形態であれば、特に限定されない。酸としては、塩酸、乳酸、硝酸及び硫酸等が例示される。酸供給手段３４を有することにより、生物処理槽３１は、前記貯留液のｐＨを生物処理を行える範囲に調整できる。
【０１１１】
生物処理槽３１には、散気装置４０が設けられている。散気装置４０は、嫌気性ガスを生物処理槽３１内に散気する散気管４１と、散気管４１に嫌気性ガスを供給するガス供給源４２と、散気管４１とガス供給源４２とを接続するガス導入管４３と、生物処理槽３１の頂部とガス導入管４３とを接続するガス循環管４４と、生物処理槽３１の気相のガスを吸引するブロアー４５と、生物処理槽３１の気相から気体を排出する排気管４６を備えている。
【０１１２】
散気装置４０は、分離膜モジュール３２が備える分離膜の表面に付着した微生物等の不純物を分離膜から除去するために用いられる。また、排水処理装置１においては、散気装置４０が、生物処理槽３１内を嫌気条件に維持するためにも用いられる。
本実施形態においては、生物処理槽３１の頂部が密閉されている。これにより、生物処理槽３１内を嫌気条件に維持できる。
【０１１３】
散気管４１は、生物処理槽３１内かつ分離膜モジュール３２の下方に設置されている。散気管４１は、ガス供給源４２から供給される嫌気性ガスを上方に吐出できる形態であれば、特に限定されない。散気管４１としては、穴あきの単管及びメンブレンタイプのもの等が例示される。
【０１１４】
ガス供給源４２は、生物処理槽３１の外部に設置されている。ガス供給源４２は、ガス導入管４３を介して、散気管４１に嫌気性ガスを導入できる形態であれば、特に限定されない。ガス供給源４２としては、ガスボンベ及びＰＳＡタイプのガス供給源等が例示される。ガス供給源４２に貯蔵される嫌気性ガスとしては、特に限定されないが、窒素ガス等が例示される。
【０１１５】
ガス循環管４４は、生物処理槽３１の外部に設置されている。ガス循環管４４には、ブロアー４５が設けられている。これにより、散気装置４０が生物処理槽３１の気相のガスをガス循環管４４を経由させて、ガス導入管４３に導入できる。
【０１１６】
散気装置４０は、生物処理槽３１の気相のガスを回収し、回収したガスを再利用するための循環手段として、ガス循環管４４とブロアー４５とを備えている。散気装置４０は前記循環手段を備えることにより、ガス供給源４２から散気管４１に供給した嫌気性ガスを再利用できる。
【０１１７】
排気管４６は生物処理槽３１の頂部に接続されている。これにより、散気装置４０が生物処理槽３１の気相のガスを排気管４６から大気中に排出できる。
散気装置４０は、生物処理槽３１の気相からガスを排出する排気手段として、排気管４６を備えている。散気装置４０は前記排気手段を備えることにより、生物処理槽３１内で発生する窒素ガス、硫化水素及びメタン等のガスを大気に排出できる。
【０１１８】
生物処理水貯槽５１は、生物処理槽３１で得られる生物処理水を一時的に貯留する槽である。生物処理水貯槽５１は流路３５に接続されている。これにより、生物処理水が生物処理水貯槽５１に貯留される。
生物処理水貯槽５１には、逆洗流路５４が設けられている。逆洗流路５４は、一端が前記生物処理水に浸漬されており、他端が流路３５に接続されている。逆洗流路５４には、ポンプ５５が設けられている。これにより、生物処理水貯槽５１は、生物処理水貯槽５１に貯留された生物処理水を流路３５に供給できる。ポンプ５５と流路３５との間の逆洗流路５４には、濾過器５６が設けられている。濾過器５６は、逆洗流路５４を流れる生物処理水に意図せずに混入した不純物を、除去できる形態であれば特に限定されない。
【０１１９】
生物処理水貯槽５１は、分離膜モジュール３２を生物処理水で逆洗する逆洗手段として、逆洗流路５４と、ポンプ５５と、濾過器５６とを備えている。生物処理水貯槽５１が前記逆洗手段を備えることにより、生物処理水貯槽５１に貯留された生物処理水の一部を、流路３５を経由させ、分離膜モジュール３２の逆洗用に供給できる。
生物処理水貯槽５１は濾過器５６を備えることにより、分離膜モジュール３２が備える分離膜の内側に、不純物が付着することを防止できる。
【０１２０】
生物処理水貯槽５１は、流路５２に接続されている。流路５２は、生物処理水貯槽５１から化学処理部４に、生物処理水を供給する流路である。流路５２には、ポンプ５３が設けられている。これにより化学処理部４に生物処理水を供給しやすくなる。
【０１２１】
化学処理部４は、第１の凝集槽６１と、第２の凝集槽６２と、第３の凝集槽６３と、沈殿槽６４と、処理水貯槽７１とを備えている。
第１の凝集槽６１は、４価のセレンを溶解する溶解液（生物処理水）と、凝集剤とを混合する槽である。これにより、化学処理部４は前記４価のセレンを０価の金属セレンに還元でき、又は金属セレンを含有する難溶性塩を生成できる。
【０１２２】
第１の凝集槽６１は流路５２に接続されている。これにより、第１の凝集槽６１に生物処理水が貯留される。
第１の凝集槽６１には、排出口６１ａが形成されている。これにより、第１の凝集槽６１内の貯留された液体が第２の凝集槽６２に排出される。
【０１２３】
第１の凝集槽６１は、凝集剤供給手段６５を有している。凝集剤供給手段６５は、第１の凝集槽６１に凝集剤を供給できる形態であれば特に限定されない。凝集剤としては、生物処理水中の４価のセレンを０価の金属セレンに還元できる形態、又は難溶性塩を生成できる形態であれば特に限定されない。
好ましい凝集剤の例としては、上述のセレン酸化合物の還元方法で例示した化合物と同様である。
【０１２４】
第２の凝集槽６２は、第１の凝集槽６１から排出された液体とｐＨ調整剤とを混合し、前記液体のｐＨを調整する槽である。
第２の凝集槽６２は、第１の凝集槽６１と隣接するとともに、第１の凝集槽６１の後段に設けられている。これにより、第２の凝集槽６２には第１の凝集槽６１から排出された液体が貯留される。
第２の凝集槽６２には排出口６２ａが形成されている。これにより、第２の凝集槽６２に貯留された液体が、第３の凝集槽６３に排出される。
【０１２５】
第２の凝集槽６２は、ｐＨ調整剤供給手段６６を有している。ｐＨ調整剤供給手段６６は、第２の凝集槽６２にｐＨ調整剤を供給できる形態であれば特に限定されない。
ｐＨ調整剤供給手段６６で用いることができるｐＨ調整剤としては、特に限定されないが、苛性ソーダ等が例示される。
【０１２６】
第３の凝集槽６３は、第２の凝集槽６２から排出された液体と凝集助剤とを混合し、金属セレン等を含有する凝集体の粗大化を促進する槽である。これにより後述する沈殿槽６４において、前記凝集体が沈殿しやすくなる。
第３の凝集槽６３は、第２の凝集槽６２と隣接するとともに、第２の凝集槽６２の後段に設けられている。これにより、第３の凝集槽６３には第２の凝集槽６２から排出された液体が貯留される。
第３の凝集槽６３には、排出口６３ａが形成されている。これにより前記液体及び前記凝集体が沈殿槽６４に排出される。
【０１２７】
第３の凝集槽６３は、凝集助剤供給手段６７を有している。凝集助剤供給手段６７は、第３の凝集槽６３に凝集助剤を供給できる形態であれば特に限定されない。
凝集助剤としては、金属セレン等を含有する凝集体の粗大化を促進できる形態であれば、特に限定されない。凝集助剤としては、アニオン系高分子凝集剤、ノニオン系高分子凝集剤及び両性高分子凝集剤等が例示される。
【０１２８】
沈殿槽６４は、第３の凝集槽６３から排出された液体から、金属セレン等を含有する凝集体を汚泥として沈殿させる槽である。前記凝集体を沈殿させることにより、前記液体から金属セレンを分離できる。
沈殿槽６４は、第３の凝集槽６３と隣接するとともに、第３の凝集槽６３の後段に設けられている。これにより、沈殿槽６４には第３の凝集槽６３から排出された液体が貯留される。
【０１２９】
沈殿槽６４の底部は、流路６８と接続されている。流路６８は、金属セレンを含有する沈殿等の凝集体を沈殿槽６４から排出する流路である。流路６８にはポンプ６９が設けられている。これにより、金属セレン等を含有する凝集体が沈殿槽６４の底部に沈殿しやすくなる。そのため、沈殿槽６４が沈殿槽６４内の貯留液から前記凝集体を分離できる。
【０１３０】
沈殿槽６４は、流路７２に接続されている。流路７２は、沈殿槽６４から処理水貯槽７１に、沈殿槽６４の上澄み液を処理水として供給する流路である。これにより、沈殿槽６４の上澄み液が、処理水貯槽７１に排出される。
処理水貯槽７１は、排水処理装置１により処理された処理水を貯留する槽である。処理水貯槽７１は、流路７２に接続されている。これにより、処理水貯槽７１に処理水が貯留される。
【０１３１】
（作用効果）
以上説明した本実施形態の排水処理装置によれば、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を、排水中で共培養する槽を備えるため、セレン酸化合物の還元速度が上昇する。よって、生物処理によるセレン酸化合物の還元反応を高速化でき、単位時間当たりの処理能力を高めるとともに、生物処理槽を小型化できる。その結果、排水処理装置の導入に必要な初期費用を低減できる。
【０１３２】
本実施形態の排水処理装置によれば、硝酸化合物を還元する反応が活性化するため、同一の処理槽内で排水中の硝酸化合物を還元及び除去できる。よって、セレン酸化合物のみならず、硝酸化合物を含む排水をも処理できる。その結果、排水処理に必要な費用を低減できる。
【０１３３】
本実施形態の排水処理装置によれば、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を生物処理槽内で共培養することにより、セレン酸化合物の還元速度を上昇させることができるため、微生物の活性が低下したときであっても、微生物の活性の緊急復旧が容易である。
【０１３４】
本実施形態の排水処理装置によれば、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を用いて排水を生物処理して還元するため、生物処理水中に４価のセレンが多く含まれると考えられる。その結果、生物処理槽３１内で発生する金属セレンの量が大幅に抑制される。そのため、処理前の排水に含まれるセレンの大部分が、沈殿槽６４で金属セレン又は難溶性塩として沈殿する。よって、金属セレンを含む沈殿物を複数の異なる処理槽で別々に廃棄する必要がなく、沈殿槽６４で発生した沈殿物を集中的に廃棄するだけで済む。したがって、本実施形態の排水処理装置によれば、排水中のセレンを簡便に除去できる。
【０１３５】
本実施形態の排水処理装置は、生物処理槽内の原水に浸漬された分離膜で、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株と４価のセレンを溶解する溶解液とを分離するため、生物処理槽に加えて、微生物を分離する分離槽を水処理システムに設ける必要がない。よって、本実施形態の排水処理装置は、装置の小型化が可能である。
【０１３６】
＜排水処理方法＞
以下、上述した排水処理装置１を用いた、本実施形態の排水処理方法について説明する。本実施形態の排水処理方法は、セレン酸化合物及び硝酸化合物の少なくとも一方を含む排水を処理する方法である。
まず、本実施形態では、排水の前処理を前処理部２において行う。
図示略の工業施設の排水は、流路１２を経て、排水貯槽１１に供給される。次に、排水貯槽１１に貯留された排水は、流路１３を経て、滅菌器２１に供給される。
滅菌器２１では、排水を滅菌する滅菌処理が行われる。これにより、後段の生物処理槽３１における処理効率を最大限に高められる。
【０１３７】
滅菌器２１で滅菌された排水は、流路２２を経て濾過器２３に供給される。
濾過器２３では、排水中の不純物を除去する前濾過処理が行われる。濾過器２３で前濾過処理が施された排水は、流路２２を経てｐＨ調整槽２４に供給される。ｐＨ調整槽２４では、排水にｐＨ調整剤を供給する処理が行われる。
【０１３８】
ｐＨ調整槽２４でｐＨ調整剤が供給された排水は、排出口２４ａから調整水貯槽２５に排出される。調整水貯槽２５に貯留された排水は、生物処理に適したｐＨに調整される。本実施形態においては、前記排水のｐＨを、６.０〜９.５に調整することが好ましい。
【０１３９】
次に、本実施形態では、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を生物処理槽３１内の貯留液中、すなわち排水中で共培養する。これによりセレン酸化合物及び硝酸化合物の少なくとも一方を還元できる。本実施形態においては生物処理槽３１内で、セレン酸化合物及び硝酸化合物の少なくとも一方が還元された処理水が得られる。
なお、生物処理槽３１でＳｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を共培養する条件は、上述したセレン酸化合物の還元方法又は硝酸化合物の還元方法でＳｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を共培養する際の条件を適用できる。
【０１４０】
本実施形態においては、生物処理槽３１内の排水に含まれるＳｅ７−１株及びＳＥＰ−３株の総植菌量を、２．０×１０８〜１．０×１０９ｃｅｌｌｓ／ｍＬとすることが好ましい。Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株の総植菌量を２．０×１０８以上とすると、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株によりセレンを還元する化学反応の反応速度がさらに優れる。Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株の総植菌量を１．０×１０９以下とすると、分離膜モジュール３２が備える分離膜の閉塞等を低減しやすい。
【０１４１】
生物処理槽３１においては、生物処理を行う際に、生物処理槽３１内の排水に酸を供給できる。これにより、生物処理槽３１内の貯留液に水素供与体を供給することができ、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を用いた還元反応が進行しやすくなる。
生物処理を行う時間は、２〜４時間とすることが好ましい。これにより、セレン酸化合物及び硝酸化合物の少なくとも一方を効果的に還元できる。
【０１４２】
本実施形態においては、生物処理槽３１内の貯留液のｐＨを、６.５〜９.０とすることが好ましく、７．０程度とすることがより好ましい。これにより、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を用いた還元反応が進行しやすくなる。
本実施形態においては、生物処理槽３１内の貯留液の温度を、２５〜４０℃とすることが好ましく、３３〜３７℃程度とすることがより好ましい。これにより、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を用いた還元反応が進行しやすくなる。
【０１４３】
次に、本実施形態の排水処理方法では、前記生物処理槽３１内の排水に浸漬された、前記分離膜で、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株と４価のセレンを溶解する溶解液とを分離し、前記分離膜を透過した処理水を得る。
前記分離膜を透過した透過水は、流路３５を経て生物処理水として生物処理水貯槽５１に供給される。その後生物処理水は、生物処理水貯槽５１に一時的に貯留される。
【０１４４】
生物処理槽３１においては、ポンプ３６を作動させることで、分離膜モジュール３２を用いて、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株と４価のセレンを溶解する溶解液とを分離できる。この際、散気管４１から嫌気性ガスを散気し、分離膜モジュール３２に導入することによって、分離膜モジュール３２の分離膜（例えば中空糸膜等）の表面を洗浄しながら、分離を行うことができる。これにより、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株による分離膜の閉塞等を防止できる。
【０１４５】
散気管４１から散気したガスは、生物処理槽３１の液相から気相に移行する。この際、ブロアー４５を作動させ、生物処理槽３１の気相のガスを、ガス循環管４４に回収できる。これにより、回収した前記ガスを、ガス導入管４３を経由して、散気管４１に再導入し、再利用できる。このように、生物処理槽３１の気相と、生物処理槽３１の液相との間でガスを循環させることにより、ガス供給源４２から導入される嫌気性ガスの使用量を減らし、前記嫌気性ガスを無駄なく効率的に利用できる。
【０１４６】
本実施形態においては、ガス供給源４２から、嫌気性ガスを生物処理槽３１内に供給できる。これにより、生物処理槽３１内の気相の圧力を調整できる。よって、生物処理の際に、窒素ガス等が生物処理槽３１内の気相で発生しても、ガス供給源４２から嫌気性ガスを生物処理槽３１内に供給することにより、生物処理槽３１内の窒素ガス等の一部を排気管４６から大気中に排気できる。なお、排気管４６から回収される窒素ガス等を回収し、精製してもよい。
【０１４７】
生物処理水貯槽５１内の生物処理水には、６価のセレン又は４価のセレンが含まれている。そこで、本実施形態の排水処理方法では、化学処理部４において、生物処理水と、凝集剤とを混合して、前記分離膜の透過水である生物処理水からセレンを析出させて沈殿除去する。
【０１４８】
生物処理水貯槽５１内に貯留された前記生物処理水は、流路５２を経て第１の凝集槽６１に供給される。第１の凝集槽６１においては、前記生物処理水と、凝集剤供給手段６５から供給された凝集剤とが混合される。これにより、前記生物処理水から金属セレン又は難溶性塩を析出させることができる。
【０１４９】
第１の凝集槽６１で凝集剤と混合された生物処理水は、その後、第２の凝集槽６２でｐＨが調整され、第３の凝集槽で金属セレン等を含有する凝集体の粗大化が促進され、沈殿槽６４に排出される。
沈殿槽６４では、金属セレン等を含有する沈殿物（汚泥）が重力沈降によって沈殿槽６４の底部に沈殿することで、０価の金属セレン等と上澄み液とが分離され、排水からセレンが除去される。
沈殿槽６４で分離された上澄み液は、流路７２を経て処理水貯槽７１に貯留される。
【０１５０】
本実施形態の排水処理方法では、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株と４価のセレンを溶解する溶解液とを分離膜で分離する第１の操作の後に、第１の操作を停止し、前記分離膜を逆洗する第２の操作を行ってもよい。これにより、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株等に起因する分離膜の閉塞及び目詰まり等をさらに低減できる。
【０１５１】
また、本実施形態の排水処理方法においては、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株と４価のセレンを溶解する溶解液とを分離する第１の操作と、分離膜を逆洗する第２の操作とを交互に繰り返してもよい。これにより、分離膜の閉塞、及び目詰まり等をさらに解消しやすくなる。この場合、前記分離膜における排水側と透過水側との差圧の上昇を低減でき、分離効率の低下を防止できる。その結果、長時間にわたって、排水処理装置１を安定的に運転でき、継続的に処理水を得ることができる。
【０１５２】
（作用効果）
以上説明した本実施形態の排水処理方法によれば、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を、排水中で共培養する槽を備えるため、セレン酸化合物の還元速度が上昇する。よって、生物処理によるセレン酸化合物の還元反応を高速化でき、単位時間当たりの処理能力を高めるとともに、生物処理槽を小型化できる。
【０１５３】
さらに、本実施形態の排水処理方法によれば、硝酸化合物を還元する反応が活性化するため、同一の処理槽内で排水中の硝酸化合物を還元及び除去できる。よって、セレン酸化合物のみならず、硝酸化合物を含む排水をも処理できる。その結果、排水処理のコストを低減できる。
【０１５４】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されない。また、本発明は特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が加えられてよい。
例えば、上述した排水処理装置１は、前処理部２、散気装置４０、生物処理水貯槽５１及び逆洗手段等の構成を備えるが、前処理部２、散気装置４０、生物処理水貯槽５１及び逆洗手段等の構成は、省略可能である。
他にも、分離膜の閉塞等を解消するために、透過水側から、閉塞を解消する薬液を分離膜に供給してもよい。
【実施例】
【０１５５】
以下、実施例によって本発明をさらに詳しく説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例の記載によって何ら限定されない。
【０１５６】
＜実施例１〜３、比較例１，２＞
微生物はいずれも前培養したものを用いた。具体的には、Ｓｅ７−１株を特許第５６０８７２５号公報に記載のＭＥ培地で、ＳＥＰ−３株を特許第５２２７６７３号公報に記載のＭＥ培地で、それぞれの培地がセレン酸化合物を含まないこと以外は、後述するセレン酸化合物の還元と同じ培養条件で、それぞれ前培養した。
セレン酸化合物及び硝酸化合物の還元は、以下のように行った。
セレン酸イオンを６０ｐｐｍ、硝酸イオンを３０ｐｐｍそれぞれ含む排水と、あらかじめ調製した培地（塩素を３０７７ｐｐｍ、カルシウムを５５０ｐｐｍ、硫酸を４８６１ｐｐｍ、ナトリウムを４１００ｐｐｍ、乳酸を３００ｐｐｍ、リンを１ｐｐｍそれぞれ含む）とを混合し、３０ｍＬ容積のバイアル瓶にこの培地を３０ｍＬ添加した。また、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株をそれぞれ含む各前培養液の濁度をそれぞれ測定した。この前培養液を前記バイアル瓶中の培地に添加して、得られた本培養液の濁度が前培養液の濁度と同程度の値となるように植菌した。実施例１では、Ｓｅ７−１株の濃度を１．２×１０８ｃｅｌｌｓ／ｍＬとし、ＳＥＰ−３株の濃度を３．０×１０８ｃｅｌｌｓ／ｍＬとした。
次いで、植菌後の培地上の気相部分を窒素ガスで置換して嫌気条件としたバイアル瓶に対して、ブチル栓、アルミキャップの順で蓋をし、３７℃の恒温槽で２４時間静置培養した。
本培養が終了した後、島津製作所社製の原子吸光分光光度計を用いて原子吸光法により培地中のセレン酸イオン（ＳｅＯ４２−）の濃度を測定し、東ソー株式会社製のイオンクロマトグラフを用いて硝酸イオン（ＮＯ３−）の濃度を測定した。測定したセレン酸イオン及び硝酸イオンの濃度から、セレン酸化合物及び硝酸化合物の還元速度をそれぞれ算出した。
【０１５７】
図３は実施例１〜３及び比較例１，２の各例におけるＳｅ７−１株及びＳＥＰ−３株のそれぞれの濃度を示すグラフである。図３に示す各濃度となるように、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株の各濃度を変更した以外は、実施例１と同様の条件で前培養、本培養を行い、還元速度を測定した。なお、図中の「Ｅ」はべき乗を表す。例えば「２．９Ｅ＋０８」は「２．９×１０８」を表す。
【０１５８】
図４は実施例１〜３及び比較例１，２の各例におけるセレン酸化合物及び硝酸化合物の還元速度を示すグラフである。一定濃度のＳｅ７−１株（１．２×１０８ｃｅｌｌｓ／ｍＬ）に対して、ＳＥＰ−３株の濃度が高くなるにつれて、セレン酸化合物及び硝酸化合物の還元速度が上昇することを確認できた。
【０１５９】
また、比較例１の結果から、ＳＥＰ−３株単独の条件下では、セレン酸化合物を還元する化学反応は進行しないことが判った。また、比較例１では、培養物から窒素ガスが発生しなかった。これに対して、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を共培養した実施例１〜３では共培養物から窒素ガスが発生していた。
【０１６０】
＜実施例４，５＞
ＳＥＰ−３株の数をＳｅ７−１株の数の０．２〜２．６倍となるように、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株の混合比率を変更し、各混合比率におけるセレン酸化合物及び硝酸化合物の還元速度を測定した。各混合比率のセレン酸化合物の還元速度を比較例２で測定したセレン酸化合物の還元速度で除し、セレン酸化合物の還元速度の増強率を算出した。同様に各混合比率の硝酸化合物の還元速度を比較例２で測定した硝酸化合物の還元速度で除し、硝酸化合物の還元速度の増強率を算出した。
【０１６１】
図５は実施例４で検討した、横軸にＳｅ７−１株及びＳＥＰ−３株の混合比率を、縦軸にセレン酸化合物の還元速度の増強率をプロットしたグラフである。Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を共培養することにより、セレン酸化合物の還元速度が上昇することが確認できた。Ｓｅ７−１株に対して２．６倍量のＳＥＰ−３株が存在する条件では、セレン酸化合物の還元速度が２．１倍程度に上昇することが確認できた。
【０１６２】
図６は実施例５で検討した、横軸にＳｅ７−１株及びＳＥＰ−３株の混合比率を、縦軸に硝酸化合物の還元速度の増強率をプロットしたグラフである。Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を共培養することにより、硝酸化合物の還元速度が上昇することが確認できた。Ｓｅ７−１株に対して２．６倍量のＳＥＰ−３株が存在する条件では、硝酸化合物の還元速度が１．６倍程度に上昇することが確認できた。
【０１６３】
以上説明した実施例より、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を、セレン酸化合物の存在下で共培養することにより、セレン酸化合物の還元速度が上昇することを確認できた。また、Ｓｅ７−１株及びＳＥＰ−３株を、硝酸化合物の存在下で共培養することにより、硝酸化合物の還元速度が上昇することを確認できた。さらに、共培養する際にはＳｅ７−１株及びＳＥＰ−３株の混合比率を変更することにより、還元速度の増強率を調節できることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【０１６４】
本発明は、排水、土壌及び汚泥に含まれるセレン酸化合物又は硝酸化合物の除去に利用可能である。
【符号の説明】
【０１６５】
１…排水処理装置、１１…排水貯槽、２１…滅菌器、２３…濾過器、２４…ｐＨ調整槽、２５…調整水貯槽、３１…生物処理槽、５１…生物処理水貯槽、６１…第１の凝集槽、６２…第２の凝集槽、６３…第３の凝集槽、６４…沈殿槽、７１…処理水貯槽
【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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