発展途上国向け簡易脱窒処理システムの開発

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11480151
• 研究機関: 大分大学
• 研究代表者: 羽野 忠 大分大学, 工学部, 教授 (80038067)
• 研究分担者: 高梨 啓和 大分大学, 工学部, 助手 (40274740) ; 平田 誠 大分大学, 工学部, 助教授 (20264327)
• キーワード: 発展途上国 / 簡易化 / 脱窒 / 独立栄養細菌 / 硫黄酸化細菌 / Thiobacillus denitrificans

研究概要

発展途上国における表流水の硝酸態窒素汚染の防止を目的として、硫黄酸化細菌(Thiobacillus denitrificans)を用いた簡易な脱窒処理システムの開発を行った。すなわち、硫黄粒子と石灰石粒子とを等体積混合したカラムを用いて、脱窒速度に対する硝酸態窒素濃度、リン濃度、アルカリ度の影響の検討、脱窒阻害物質の検索を行った。
その結果、硝酸態窒素濃度1000g/m^3までは阻害を受けることなく脱窒が進行し、多くの排水は希釈することなく脱窒処理可能なことが明らかになった。また、ホウ酸緩衝液を用いてpH一定条件下でリン濃度の影響を検討した結果、リン濃度は一般的な家庭雑排水中のリン濃度よりも低い1g-P/m^3以下でよいことが明らかになった。しかし、ホウ酸緩衝液を用いない場合には、リン濃度は1g-P/m^3では明らかに不足していた。これは、生物学的脱窒反応に伴ってプロトンが放出され、反応場と考えられる硫黄粒子表面と生物膜との接触界面近傍のpHが低下するためと考えられる。このため、アルカリ度の影響について検討した。その結果、カラムへの窒素負荷量が420g-N/(m3・d)の時、アルカリ度は600g-CaCO_3/m^3以上必要であった。また、フッ素およびニッケルの脱窒阻害を検討したところ、フッ素濃度90g/m^3、ニッケル濃度3g/m^3で脱窒阻害は確認されなかった。
以上のように、本システムは高濃度の硝酸態窒素を含む排水でも希釈することなく処理を行うことができ、リンの要求性も低いことから、予想される硝酸態窒素負荷量に対して十分量の石灰石を充填してアルカリ度を供給することにより、特殊な機器、装置、技術者を必要とせずに簡易に脱窓処理を行えると考えられ、発展途上国における水環境保全に貢献すると考えられる。

研究成果

• [文献書誌] 羽野忠,平田誠,高梨啓和: "醤油製造プロセスにおける物質フローの解析と醤油粕の乾留再資源化"環境科学会誌. (印刷中).
• [文献書誌] Hirata M.,H.Takanashi,T.Hano et al: "Kinetics of Lactic Acid Extraction with Quaternary Ammonium Salt"Separation Science and Technology. (in press).
• [文献書誌] Takanashi H.,M.Hirata,T.Hano, et al: "Method for Measuring Mutagen Formation Potential (MFP) on Chlorination as a New Water Quality Index"Water Research. (in press).
• [文献書誌] Hano T.,M.Hirata,H.Takanashi et al: "Preparation of Metal-Silicate Microballons with Liquid Surfactant Membrane"Solvent Extraction for 21st Century (Soc.of Chem.Ind.). (in press).
• [文献書誌] 高梨啓和 等: "排水の変異原性物質生成能の解析"水環境学会誌. 23. 352-359 (2000)
• [文献書誌] Hirata M.,H.Takanashi,T.Hano et al: "Contribution of Water in Extraction and Stripping Kinetics of Lactic Acid with Tri-n-Octylmethylammonium Chloride"Solvent Extraction Research and Development, Japan. (in press).
• [文献書誌] 羽野忠,平田誠,高梨啓和: "ゼロエミッション型産業をめざして-産業における廃棄物再資源化の動向-"シーエムシー. 350 (2001)