地球インパクト低減のための水環境保全技術の開発

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地球環境へのインパクトを低減するための廃水処理技術として、硫黄を電子供与体とする独立栄養硫黄酸化細菌を用いた窒素除去に関する検討を行った。まず脱窒反応の基礎的挙動について調べた。硫黄酸化細菌の活性が安定した後ではNO_<2->がほとんど検出されず、脱窒は一段で進むと見なせた。脱窒に際してのNO_<3->除去量1モルあたりのSO_<42->生成量は1.29モルとなり、従来報告されている文献値と近い値であった。また、温度の影響を調べたところ35℃で最大活性が得られた。pHの影響については、菌体懸濁系ではほぼpH7で最大活性が得られたが、生物膜系では中性域よりややアルカリ側で最大となった。これは、脱窒にともなって生成されたH^+により充填カラム内のpHが低下したことによると考えられた。次に脱窒反応速度に関して解析を行った。菌体懸濁系ではNO_3-除去速度が初濃によらず一定という結果が得られ、脱窒過程はO次反応と考えられた。一方、生物膜反応の場合もほぼO次過程と見なせることが分かった。今回の実験で生物膜はフロック状で担体に付着していたため、懸濁系と同じようにO次的挙動を示したものと考えられる。生物膜法における脱窒量は硫黄粒子量の増加とともに一様に増加した。このことは、硫黄の溶出が脱窒反応を支配していることを示すものと考えられた。実際の処理装置のモデルとして大型のカラムに石灰石-硫黄を混合充填した連続脱窒操作を行った。入口濃度及びカラム滞留時間を変えて層内濃度分布を求めたところ直線的な濃度分布が得られ、脱窒反応がO次的に進むことを示した。本装置では長期間安定した高い脱窒能が得られたうえ菌体の増殖量も少なく、操作中の目詰まりは従属栄養細菌に較べて問題になりにくいので処理装置として十分利用可能と判断された。