JP2002086189A - 生物電気化学的処理による排水中の窒素成分の除去方法および除去装置 - Google Patents
生物電気化学的処理による排水中の窒素成分の除去方法および除去装置Info
- Publication number
- JP2002086189A JP2002086189A JP2000277837A JP2000277837A JP2002086189A JP 2002086189 A JP2002086189 A JP 2002086189A JP 2000277837 A JP2000277837 A JP 2000277837A JP 2000277837 A JP2000277837 A JP 2000277837A JP 2002086189 A JP2002086189 A JP 2002086189A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wastewater
- mediator
- nitrogen
- concentration
- nitrogen component
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia
- C02F2101/163—Nitrates
Landscapes
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Removal Of Specific Substances (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、湖沼、河川、工業排水、生活排水
等に含まれる窒素成分（特に硝酸イオン、亜硝酸イオ
ン、一酸化窒素等）の除去方法およびその装置に関する
ものである。 【解決手段】 本発明にかかる方法は、脱窒細菌を用い
る生物処理方法において、電子供給源として添加される
有機物（糖類等）に代えて、電極を用いてメディエータ
を介して電気化学的に脱窒細菌と電極との間に電子移動
を起こさせるものである。
等に含まれる窒素成分（特に硝酸イオン、亜硝酸イオ
ン、一酸化窒素等）の除去方法およびその装置に関する
ものである。 【解決手段】 本発明にかかる方法は、脱窒細菌を用い
る生物処理方法において、電子供給源として添加される
有機物（糖類等）に代えて、電極を用いてメディエータ
を介して電気化学的に脱窒細菌と電極との間に電子移動
を起こさせるものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、湖沼、河川、工業
排水、生活排水等に含まれる窒素成分（特に硝酸イオ
ン、亜硝酸イオン、一酸化窒素等）の除去方法およびそ
の装置に関するものである。
排水、生活排水等に含まれる窒素成分（特に硝酸イオ
ン、亜硝酸イオン、一酸化窒素等）の除去方法およびそ
の装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、湖沼、河川、工業排水、生活排水
等に含まれる窒素成分（特に硝酸イオン、亜硝酸イオ
ン、一酸化窒素等）の処理方法として脱窒細菌生物を用
いる生物処理方法が知られているが処理が一定でなくか
つ遅いという問題点があった。
等に含まれる窒素成分（特に硝酸イオン、亜硝酸イオ
ン、一酸化窒素等）の処理方法として脱窒細菌生物を用
いる生物処理方法が知られているが処理が一定でなくか
つ遅いという問題点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、かか
る従来技術の問題点のない、湖沼、河川、工業排水、生
活排水等に含まれる窒素成分（特に硝酸イオン、亜硝酸
イオン、一酸化窒素等）を確実かつ迅速に、さらに低コ
ストで除去する方法と、その装置を提供することにあ
る。
る従来技術の問題点のない、湖沼、河川、工業排水、生
活排水等に含まれる窒素成分（特に硝酸イオン、亜硝酸
イオン、一酸化窒素等）を確実かつ迅速に、さらに低コ
ストで除去する方法と、その装置を提供することにあ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本研究者は、上記課題を
解決するため鋭意研究し、脱窒細菌を用いる生物処理方
法において、電子供給源として添加される有機物（糖類
等）に代えて、電極を用いてメディエータを介して電気
化学的に脱窒細菌と電極との間に電子移動を起こすこと
が可能であることを見出し本発明を完成した。
解決するため鋭意研究し、脱窒細菌を用いる生物処理方
法において、電子供給源として添加される有機物（糖類
等）に代えて、電極を用いてメディエータを介して電気
化学的に脱窒細菌と電極との間に電子移動を起こすこと
が可能であることを見出し本発明を完成した。
【０００５】すなわち、本発明は、図１に概念的に示し
たように、窒素成分を含む排水中に、脱窒細菌とメディ
エータ（Ｍ）の存在下、メディエータを電極を用いて電
気化学的に還元することを特徴とするものである。還元
されたメディエータ（ＭRED）により電子が脱窒細菌に
供給され細菌の窒素還元酵素系が活性化され、その結果
メディエータは酸化される。酸化されたメディエータ
（ＭOX）は電極により再び還元され電子供与体として作
用する。従って、本発明においては通常の生物学的処理
方法で必要な糖類のような有機化合物は必要でない。
たように、窒素成分を含む排水中に、脱窒細菌とメディ
エータ（Ｍ）の存在下、メディエータを電極を用いて電
気化学的に還元することを特徴とするものである。還元
されたメディエータ（ＭRED）により電子が脱窒細菌に
供給され細菌の窒素還元酵素系が活性化され、その結果
メディエータは酸化される。酸化されたメディエータ
（ＭOX）は電極により再び還元され電子供与体として作
用する。従って、本発明においては通常の生物学的処理
方法で必要な糖類のような有機化合物は必要でない。
【０００６】さらに、本発明は前記知見に基づき、排水
中の窒素成分を脱窒細菌により生物学的に除去する装置
であって、排水中の窒素成分の種類と濃度の測定手段
と、排水中の窒素成分濃度を調整する手段と、排水のｐ
Ｈを調節する手段を少なくとも含む前処理装置と、脱窒
細菌添加手段と、メディエータ添加手段と、メディエー
タの電極還元手段と、反応温度を所定の温度に維持する
温度調節手段とを少なくとも含む反応装置と、メディエ
ータを排水から除く分離手段とを少なくとも備えること
を特徴とする装置を提供するものである。以下、本発明
の実施の形態を説明する。
中の窒素成分を脱窒細菌により生物学的に除去する装置
であって、排水中の窒素成分の種類と濃度の測定手段
と、排水中の窒素成分濃度を調整する手段と、排水のｐ
Ｈを調節する手段を少なくとも含む前処理装置と、脱窒
細菌添加手段と、メディエータ添加手段と、メディエー
タの電極還元手段と、反応温度を所定の温度に維持する
温度調節手段とを少なくとも含む反応装置と、メディエ
ータを排水から除く分離手段とを少なくとも備えること
を特徴とする装置を提供するものである。以下、本発明
の実施の形態を説明する。
【０００７】
【発明の実施の形態】除去方法 本発明は、図２に概念的に示すように、窒素成分を含む
排水を取り入れて前処理がなされる。前処理工程として
は、含まれる窒素成分の種類の同定とその濃度を測定
し、必要ならば適当な濃度に調整することが含まれる。
窒素成分の種類と濃度測定には通常公知の分析方法が使
用できる。例えば、各窒素成分の定量分析用のクロマト
グラフシステムが挙げられる。具体的には硝酸イオン、
亜硝酸イオンについてはイオン交換クロマトグラフの使
用が好ましい。
排水を取り入れて前処理がなされる。前処理工程として
は、含まれる窒素成分の種類の同定とその濃度を測定
し、必要ならば適当な濃度に調整することが含まれる。
窒素成分の種類と濃度測定には通常公知の分析方法が使
用できる。例えば、各窒素成分の定量分析用のクロマト
グラフシステムが挙げられる。具体的には硝酸イオン、
亜硝酸イオンについてはイオン交換クロマトグラフの使
用が好ましい。
【０００８】本発明の方法を用いることで排水中に数１
０００ppm程度の窒素成分（例えば硝酸イオン）を数ppm
程度へ減少させることが可能である。排水中にさらに高
い濃度で窒素成分が存在する場合には処理後の排水等で
希釈することが可能である。
０００ppm程度の窒素成分（例えば硝酸イオン）を数ppm
程度へ減少させることが可能である。排水中にさらに高
い濃度で窒素成分が存在する場合には処理後の排水等で
希釈することが可能である。
【０００９】本発明においては脱窒細菌の脱窒活性を用
いるために排水のｐＨを必要ならば調節する。通常ｐＨ
は６〜８の範囲であることが好ましい。ｐＨの測定には
通常のｐＨ測定装置（手動若しくは自動）が使用でき
る。また、排水ｐＨ調節には通常の調節装置が好ましく
使用できる。
いるために排水のｐＨを必要ならば調節する。通常ｐＨ
は６〜８の範囲であることが好ましい。ｐＨの測定には
通常のｐＨ測定装置（手動若しくは自動）が使用でき
る。また、排水ｐＨ調節には通常の調節装置が好ましく
使用できる。
【００１０】前処理工程で処理された排水は、生物電気
化学的処理がなされる。この処理で排水中の窒素成分、
例えば硝酸イオン、亜硝酸イオンは窒素にまで還元され
排水中から除去される。
化学的処理がなされる。この処理で排水中の窒素成分、
例えば硝酸イオン、亜硝酸イオンは窒素にまで還元され
排水中から除去される。
【００１１】本発明に使用可能な脱窒細菌については特
に制限はないが、電子供与源として還元されたメディエ
ータから電子を供給されて硝酸または亜硝酸還元酵素系
が活性化され、その結果メディエータが酸化型に変化さ
せるものであればよい。具体的には脱窒細菌には、Micr
ococcus denitrificansとPseudomonas denitrificansが
挙げられる。脱窒細菌は排水中にすでに存在している場
合には特に添加する必要はないが、その存在が少ない場
合または存在しない場合には好ましい範囲になるように
添加することが好ましい。脱窒素細菌の量は、排水中の
窒素成分、排水の温度、処理効率、その他排水中の含有
物等を鑑みて容易に決定することができる。
に制限はないが、電子供与源として還元されたメディエ
ータから電子を供給されて硝酸または亜硝酸還元酵素系
が活性化され、その結果メディエータが酸化型に変化さ
せるものであればよい。具体的には脱窒細菌には、Micr
ococcus denitrificansとPseudomonas denitrificansが
挙げられる。脱窒細菌は排水中にすでに存在している場
合には特に添加する必要はないが、その存在が少ない場
合または存在しない場合には好ましい範囲になるように
添加することが好ましい。脱窒素細菌の量は、排水中の
窒素成分、排水の温度、処理効率、その他排水中の含有
物等を鑑みて容易に決定することができる。
【００１２】本発明で使用可能なメディエータとして
は、電極上で電気化学的に安定に還元され、さらに還元
型が脱窒細菌に到達しその還元酵素系に電子を伝達する
に十分排水中で安定であるものであればよい。具体的に
は、キノン系が挙げられる。
は、電極上で電気化学的に安定に還元され、さらに還元
型が脱窒細菌に到達しその還元酵素系に電子を伝達する
に十分排水中で安定であるものであればよい。具体的に
は、キノン系が挙げられる。
【００１３】また、本発明で使用可能なメディエータを
還元する電極については特に制限はなく、通常の電極材
料が使用できる。具体的にはキノン系化合物が挙げられ
る。また電極の形状についても特に制限はなく、メディ
エータの種類、脱窒細菌の種類、窒素成分の種類と濃
度、処理効率等から鑑みて容易に選択することができ
る。メディエータの還元電位についてはメディエータの
種類、排水のｐＨ、含有成分等を鑑みて決定することは
容易である。例えば、排水の成分に近似させた人工排水
を調製し、使用する電極、メディエータを用いて実際に
電気化学的測定を行うことで容易に決定することができ
る。具体的にはサイクリックボルタンメトリ方法が使用
可能である。この場合、対照電極についても特に制限は
なく通常公知の電極が使用できる。具体的にはカーボ
ン、白金が挙げられる。さらに、参照電極についても特
に制限はない。例えばＡｇ／ＡｇＣｌ飽和ＫＣｌが挙げ
られる。
還元する電極については特に制限はなく、通常の電極材
料が使用できる。具体的にはキノン系化合物が挙げられ
る。また電極の形状についても特に制限はなく、メディ
エータの種類、脱窒細菌の種類、窒素成分の種類と濃
度、処理効率等から鑑みて容易に選択することができ
る。メディエータの還元電位についてはメディエータの
種類、排水のｐＨ、含有成分等を鑑みて決定することは
容易である。例えば、排水の成分に近似させた人工排水
を調製し、使用する電極、メディエータを用いて実際に
電気化学的測定を行うことで容易に決定することができ
る。具体的にはサイクリックボルタンメトリ方法が使用
可能である。この場合、対照電極についても特に制限は
なく通常公知の電極が使用できる。具体的にはカーボ
ン、白金が挙げられる。さらに、参照電極についても特
に制限はない。例えばＡｇ／ＡｇＣｌ飽和ＫＣｌが挙げ
られる。
【００１４】本発明は脱窒細菌を用いた方法であり、排
水の温度により脱窒細菌の活性が影響を受ける場合があ
る。この場合、生物電気化学的処理工程を適切な温度に
調節することで活性を高く維持し処理効率を上げること
ができる。例えば３０℃〜４０℃が好ましい範囲であ
る。
水の温度により脱窒細菌の活性が影響を受ける場合があ
る。この場合、生物電気化学的処理工程を適切な温度に
調節することで活性を高く維持し処理効率を上げること
ができる。例えば３０℃〜４０℃が好ましい範囲であ
る。
【００１５】生物電気化学的処理により窒素成分が除去
された排水はさらに必要ならば使用されたメディエータ
が除去される。かかる分離工程で使用されるメディエー
タ分離方法には特に制限はなく、吸着、沈殿、分解等の
方法が可能である。具体的には排水を吸着剤が含まれる
吸着槽を通過させることが挙げられる。さらには、脱窒
細菌を除去する必要がある場合には通常の濾過方法が使
用可能である。
された排水はさらに必要ならば使用されたメディエータ
が除去される。かかる分離工程で使用されるメディエー
タ分離方法には特に制限はなく、吸着、沈殿、分解等の
方法が可能である。具体的には排水を吸着剤が含まれる
吸着槽を通過させることが挙げられる。さらには、脱窒
細菌を除去する必要がある場合には通常の濾過方法が使
用可能である。
【００１６】除去装置 本発明にかかる除去装置は上で説明した本発明の方法を
用いる装置であり、図３にその構成を模式的に示した。
処理される排水の前処理装置と、生物電気化学的処理装
置と、必要ならば分離装置と後処理装置からなる。
用いる装置であり、図３にその構成を模式的に示した。
処理される排水の前処理装置と、生物電気化学的処理装
置と、必要ならば分離装置と後処理装置からなる。
【００１７】前処理装置では導入される処理されるべき
排水１に対して続く生物電気化学的処理に適した処理が
施される。具体的には必要に応じて本装置へ導入される
排水１に含まれる窒素成分の種類と濃度をモニタする装
置３が含まれる。この目的で通常公知のガスクロマトグ
ラフやイオンクロマトグラフを公知の測定方法と組み合
わせて用いることができる。
排水１に対して続く生物電気化学的処理に適した処理が
施される。具体的には必要に応じて本装置へ導入される
排水１に含まれる窒素成分の種類と濃度をモニタする装
置３が含まれる。この目的で通常公知のガスクロマトグ
ラフやイオンクロマトグラフを公知の測定方法と組み合
わせて用いることができる。
【００１８】さらに、前処理装置には排水１を必要なら
ば適当な窒素成分濃度となるように希釈する装置２が含
まれる。継続する生物電気化学的処理の最適条件に基づ
いてその希釈の程度を決定する。
ば適当な窒素成分濃度となるように希釈する装置２が含
まれる。継続する生物電気化学的処理の最適条件に基づ
いてその希釈の程度を決定する。
【００１９】さらに、前処理装置には排水１を必要なら
ば適当なｐＨとなるようにモニターし調節する装置４が
含まれる。自動ｐＨ調整装置や手動で調整することがで
きる。ｐＨの範囲は継続する生物電気化学的処理の最適
条件に基づいて決定することができる。
ば適当なｐＨとなるようにモニターし調節する装置４が
含まれる。自動ｐＨ調整装置や手動で調整することがで
きる。ｐＨの範囲は継続する生物電気化学的処理の最適
条件に基づいて決定することができる。
【００２０】かかる前処理を行った排水は次に生物電気
化学的処理装置へ導れる。生物電気化学的処理装置は、
脱窒細菌添加装置１４、メディエータ添加装置１５、お
よび必要に応じてｐＨ、窒素成分濃度、脱窒細菌濃度、
メディエータ濃度のモニタ装置（図示せず）、撹拌装置
（図示せず）を含む。また、作用電極７の電位を制御す
る装置８を含み、対照電極５を有する。また、作用電極
の電位を制御するために参照電極１３が設けられる。生
物電気化学的処理装置は必要ならば隔壁６で作用電極７
と対照電極５とを隔離することもできる。さらに必要に
応じて反応装置は反応温度を所定の温度に維持するため
に温度モニタ装置と温度調節装置（図示せず）を含む。
化学的処理装置へ導れる。生物電気化学的処理装置は、
脱窒細菌添加装置１４、メディエータ添加装置１５、お
よび必要に応じてｐＨ、窒素成分濃度、脱窒細菌濃度、
メディエータ濃度のモニタ装置（図示せず）、撹拌装置
（図示せず）を含む。また、作用電極７の電位を制御す
る装置８を含み、対照電極５を有する。また、作用電極
の電位を制御するために参照電極１３が設けられる。生
物電気化学的処理装置は必要ならば隔壁６で作用電極７
と対照電極５とを隔離することもできる。さらに必要に
応じて反応装置は反応温度を所定の温度に維持するため
に温度モニタ装置と温度調節装置（図示せず）を含む。
【００２１】反応が進行し終了すると窒素成分は窒素と
なり系外へ放出されるが、脱窒細菌とメディエータを排
水から除く必要がある場合には分離装置へ導入される。
分離装置には通常の沈殿装置（図示せず）、濾過装置９
または吸着装置（図示せず）が設けられる。
なり系外へ放出されるが、脱窒細菌とメディエータを排
水から除く必要がある場合には分離装置へ導入される。
分離装置には通常の沈殿装置（図示せず）、濾過装置９
または吸着装置（図示せず）が設けられる。
【００２２】また、排水１２を流出する前にｐＨや窒素
成分の濃度のモニタ装置１０、１１を設けることもでき
る。窒素成分が所定の濃度に除去されていない場合には
再度除去装置へ環流させる装置（図示せず）を設けるこ
ともできる。以下実施例に基づいてさらに詳細に説明す
る。
成分の濃度のモニタ装置１０、１１を設けることもでき
る。窒素成分が所定の濃度に除去されていない場合には
再度除去装置へ環流させる装置（図示せず）を設けるこ
ともできる。以下実施例に基づいてさらに詳細に説明す
る。
【００２３】
【実施例】実施例１ サイクリックボルタンメトリ 図１に示す処理を実証するためにサイクリックボルタン
メトリ方法を用いて調べた。図４の曲線ａは、０.１mM
のデュロヒドロキノン（ＤＱＨ2）存在下での菌体固定
電極のサイクリックボルタモグラムである。ＤＱＨ2の
酸化と還元の両波が記録された。図４の曲線ｂはさら
に、硝酸イオンを８０μＭ存在させた場合のサイクリッ
クボルタモグラムである。還元波の増大及び酸化波の減
少が見られ、これにより図１に示した機構で電子移動反
応が起こっていることがわかる。サイクリックボルタン
メトリでＤＱＨ2の最適濃度を決定した。図５に示すよ
うに約０.５mM以上で十分な応答が得られることが分か
る。次にＤＱＨ2を０.５mMの濃度でｐＨと温度による影
響を調べた。図６、７にそれぞれ示すように、ｐＨは７
で、また温度は４０℃において最大活性が得られること
がわかった。一方、４０℃で測定した場合には、再度同
じ温度で測定すると初期活性を失う場合があることがわ
かった。菌体の熱による一部死滅によるものと考えられ
る。そこで活性の減少が生じない最適温度としては３０
℃付近であることがわかった。
メトリ方法を用いて調べた。図４の曲線ａは、０.１mM
のデュロヒドロキノン（ＤＱＨ2）存在下での菌体固定
電極のサイクリックボルタモグラムである。ＤＱＨ2の
酸化と還元の両波が記録された。図４の曲線ｂはさら
に、硝酸イオンを８０μＭ存在させた場合のサイクリッ
クボルタモグラムである。還元波の増大及び酸化波の減
少が見られ、これにより図１に示した機構で電子移動反
応が起こっていることがわかる。サイクリックボルタン
メトリでＤＱＨ2の最適濃度を決定した。図５に示すよ
うに約０.５mM以上で十分な応答が得られることが分か
る。次にＤＱＨ2を０.５mMの濃度でｐＨと温度による影
響を調べた。図６、７にそれぞれ示すように、ｐＨは７
で、また温度は４０℃において最大活性が得られること
がわかった。一方、４０℃で測定した場合には、再度同
じ温度で測定すると初期活性を失う場合があることがわ
かった。菌体の熱による一部死滅によるものと考えられ
る。そこで活性の減少が生じない最適温度としては３０
℃付近であることがわかった。
【００２４】実施例２ カラム電解型フローセル装置に
よる人工排水中の窒素成分の除去 事前に培養した脱窒菌体縣濁液を、フロー型カーボン電
極セル（北斗電工製、合成型カラムフローセルＨＸ−２
０１）に一定時間循環させることで、セル内に重点した
カーボンファイバ（バイコールガラス管内にフェルト状
のカーボン繊維を充填して作製）に、菌体を吸着させ
た。電気的接点はカーボン電極棒を入り口からフェルト
に挿入することで調製した。バイコールガラスの周囲を
コイル状に巻いた白金電極を対照電極とした。カーボン
フェルト電極に−０.４Ｖ（Ａｇ／ＡｇＣｌ飽和ＫＣ
ｌ）の電位を印加し、人工排水（表１）を電解カラムに
一定流速で循環させた。ＤＨＱ2（０.５mM）を含有させ
た場合と、そうでない場合とで、一定時間ごとの流出液
をサンプリングし、ｐＨ変化をｐＨ測定装置で、また硝
酸イオン、亜硝酸イオンの定量分析をイオン交換クロマ
トグラフにて行った。図８、９にその結果を示す。メデ
ィエータが存在しない場合には硝酸イオンの濃度はほぼ
一定であり亜硝酸イオンの生成は全く見られなかった。
一方メディエータの存在下では時間とともに硝酸イオン
の減少が見られ、また亜硝酸イオンの生成が見られた。
よる人工排水中の窒素成分の除去 事前に培養した脱窒菌体縣濁液を、フロー型カーボン電
極セル（北斗電工製、合成型カラムフローセルＨＸ−２
０１）に一定時間循環させることで、セル内に重点した
カーボンファイバ（バイコールガラス管内にフェルト状
のカーボン繊維を充填して作製）に、菌体を吸着させ
た。電気的接点はカーボン電極棒を入り口からフェルト
に挿入することで調製した。バイコールガラスの周囲を
コイル状に巻いた白金電極を対照電極とした。カーボン
フェルト電極に−０.４Ｖ（Ａｇ／ＡｇＣｌ飽和ＫＣ
ｌ）の電位を印加し、人工排水（表１）を電解カラムに
一定流速で循環させた。ＤＨＱ2（０.５mM）を含有させ
た場合と、そうでない場合とで、一定時間ごとの流出液
をサンプリングし、ｐＨ変化をｐＨ測定装置で、また硝
酸イオン、亜硝酸イオンの定量分析をイオン交換クロマ
トグラフにて行った。図８、９にその結果を示す。メデ
ィエータが存在しない場合には硝酸イオンの濃度はほぼ
一定であり亜硝酸イオンの生成は全く見られなかった。
一方メディエータの存在下では時間とともに硝酸イオン
の減少が見られ、また亜硝酸イオンの生成が見られた。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、脱窒細菌とメディエー
タを介する生物電気化学的反応を利用して排水中の窒素
成分を還元分解して窒素とし排水中から除去することに
より湖沼、工業排水、生活排水等に含まれる窒素成分を
容易にかつ完全に除去することができる。
タを介する生物電気化学的反応を利用して排水中の窒素
成分を還元分解して窒素とし排水中から除去することに
より湖沼、工業排水、生活排水等に含まれる窒素成分を
容易にかつ完全に除去することができる。
【図１】脱窒細菌を用いた電機化学的窒素成分除去方法
の反応モデルを示す図である。
の反応モデルを示す図である。
【図２】本発明にかかる方法の概念を示す図である。
【図３】本発明にかかる装置の一実施例を示す図であ
る。
る。
【図４】脱窒細菌を用いた電気化学反応が起こることを
示すサイクリックボルタモグラムの結果を示す図であ
る。
示すサイクリックボルタモグラムの結果を示す図であ
る。
【図５】電気化学的反応に対するメディエータ濃度の影
響を示す図である。
響を示す図である。
【図６】電気化学的反応に対するｐＨの影響を示す図で
ある。
ある。
【図７】電気化学的反応に対する温度の影響を示す図で
ある。
ある。
【図８】実施例２においてメディエータが存在しない場
合の結果を示す図である。
合の結果を示す図である。
【図９】実施例２においてメディエータが存在する場合
の結果を示す図である。
の結果を示す図である。
１…処理水、２…調整水、３…ｐＨ測定装置および調整
装置、４…窒素成分測定装置、５…対照電極、６…隔
壁、７…作用電極、８…電位調整装置、９…分離層、１
０…ｐＨ測定装置および調整装置、１１…窒素成分測定
装置、１２…処理済み排水、１３…参照電極、１４…脱
窒細菌添加装置、１５…メディエータ添加装置。
装置、４…窒素成分測定装置、５…対照電極、６…隔
壁、７…作用電極、８…電位調整装置、９…分離層、１
０…ｐＨ測定装置および調整装置、１１…窒素成分測定
装置、１２…処理済み排水、１３…参照電極、１４…脱
窒細菌添加装置、１５…メディエータ添加装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１２Ｎ 1/20 Ｃ１２Ｎ 1/20 Ｆ Ａ Ｃ１２Ｍ 1/36 // Ｃ１２Ｍ 1/36 1/38 Ｚ 1/38 Ｃ０２Ｆ 1/46 １０１Ｃ Ｆターム(参考） 4B029 BB02 CC01 DF03 DF10 4B065 AA01X AC20 BA22 BB13 BC50 CA54 4D038 AA02 AA08 AB31 BA02 BA06 BB06 BB10 BB13 BB17 BB19 BB20 4D040 AA01 AA12 AA23 AA24 AA61 AA62 AA63 4D061 DA02 DA08 DB19 DC09 DC14 EA04 EB01 EB04 EB12 EB29 EB30 EB31 EB37 EB38 EB39 ED20 FA06 FA11 FA13 GA05 GA07 GC05 GC11 GC14
Claims (4)
- 【請求項１】 排水中の窒素成分を脱窒細菌により生物
学的に除去する方法であって、電気化学的に還元された
メディエータを前記脱窒細菌への電子供与源として用い
ることを特徴とする方法。 - 【請求項２】 前記窒素成分が硝酸イオン、亜硝酸イオ
ン又はそれらの混合物である請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記メディエータが、デュロヒドロキニ
ンであることを特徴とする請求項１または２に記載の方
法。 - 【請求項４】 排水中の窒素成分を脱窒細菌により生物
学的に除去する装置であって、排水中の窒素成分の種類
と濃度の測定手段と、排水中の窒素成分濃度を調整する
手段と、排水のｐＨを調節する手段を少なくとも含む前
処理装置と、 脱窒細菌添加手段と、メディエータ添加手段と、メディ
エータの電極還元手段と、反応温度を所定の温度に維持
する温度調節手段とを少なくとも含む反応装置と、 メディエータを排水から除く分離手段とを少なくとも備
えることを特徴とする装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000277837A JP4801244B2 (ja) | 2000-09-13 | 2000-09-13 | 生物電気化学的処理による排水中の窒素成分の除去方法および除去装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000277837A JP4801244B2 (ja) | 2000-09-13 | 2000-09-13 | 生物電気化学的処理による排水中の窒素成分の除去方法および除去装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002086189A true JP2002086189A (ja) | 2002-03-26 |
| JP4801244B2 JP4801244B2 (ja) | 2011-10-26 |
Family
ID=18763095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000277837A Expired - Fee Related JP4801244B2 (ja) | 2000-09-13 | 2000-09-13 | 生物電気化学的処理による排水中の窒素成分の除去方法および除去装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4801244B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008093585A (ja) * | 2006-10-12 | 2008-04-24 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | バイオリアクタ |
| JP2008114191A (ja) * | 2006-11-07 | 2008-05-22 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | アンモニア性窒素を含有する廃水の処理装置 |
| WO2011006939A2 (de) | 2009-07-15 | 2011-01-20 | Pfeiffer, Florian | Vorrichtung und verfahren zur bioelektrochemischen denitrifikation von fluiden |
| KR101181867B1 (ko) | 2009-12-09 | 2012-09-12 | 한국해양대학교 산학협력단 | 생물전기화학적 혐기성 질소산화 및 질소제거 방법 |
| JP2015033693A (ja) * | 2009-06-16 | 2015-02-19 | カンブリアン イノベーションズ インコーポレイデッド | 水、廃水、および他の生物分解物質を処理し監視するシステムおよび装置 |
| JP2015524353A (ja) * | 2012-08-08 | 2015-08-24 | カンブリアン イノベーション インク．Ｃａｍｂｒｉａｎ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｉｎｃ． | 選択的透過バリアを利用する生物処理システム |
| US9551685B2 (en) | 2009-12-08 | 2017-01-24 | Cambrian Innovation Inc. | Microbially-based sensors for environmental monitoring |
| US9963790B2 (en) | 2010-10-19 | 2018-05-08 | Matthew Silver | Bio-electrochemical systems |
| US10099950B2 (en) | 2010-07-21 | 2018-10-16 | Cambrian Innovation Llc | Bio-electrochemical system for treating wastewater |
| US10851003B2 (en) | 2010-07-21 | 2020-12-01 | Matthew Silver | Denitrification and pH control using bio-electrochemical systems |
| US11150213B2 (en) | 2011-06-14 | 2021-10-19 | Cambrian Innovation Inc. | Biological oxygen demand sensors |
| CN114455691A (zh) * | 2022-03-03 | 2022-05-10 | 北京工业大学 | 一种复合型污水脱氮工艺装置及运行参数优化方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000131264A (ja) * | 1998-10-23 | 2000-05-12 | Techno Medica:Kk | 酵素センサー |
-
2000
- 2000-09-13 JP JP2000277837A patent/JP4801244B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000131264A (ja) * | 1998-10-23 | 2000-05-12 | Techno Medica:Kk | 酵素センサー |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008093585A (ja) * | 2006-10-12 | 2008-04-24 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | バイオリアクタ |
| JP2008114191A (ja) * | 2006-11-07 | 2008-05-22 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | アンモニア性窒素を含有する廃水の処理装置 |
| US11708284B2 (en) | 2009-06-16 | 2023-07-25 | Cambrian Innovation, Inc. | Systems and devices for treating and monitoring water, wastewater and other biodegradable matter |
| JP2015033693A (ja) * | 2009-06-16 | 2015-02-19 | カンブリアン イノベーションズ インコーポレイデッド | 水、廃水、および他の生物分解物質を処理し監視するシステムおよび装置 |
| US9776897B2 (en) | 2009-06-16 | 2017-10-03 | Matthew Silver | Systems and devices for treating water, wastewater and other biodegradable matter |
| WO2011006939A2 (de) | 2009-07-15 | 2011-01-20 | Pfeiffer, Florian | Vorrichtung und verfahren zur bioelektrochemischen denitrifikation von fluiden |
| DE102009026179A1 (de) * | 2009-07-15 | 2011-01-27 | Haas, Rüdiger, Dipl.-Geol. | Bioelektrolytische Denitrifikation |
| WO2011006939A3 (de) * | 2009-07-15 | 2011-03-10 | Pfeiffer, Florian | Vorrichtung und verfahren zur bioelektrochemischen denitrifikation von fluiden |
| US9551685B2 (en) | 2009-12-08 | 2017-01-24 | Cambrian Innovation Inc. | Microbially-based sensors for environmental monitoring |
| KR101181867B1 (ko) | 2009-12-09 | 2012-09-12 | 한국해양대학교 산학협력단 | 생물전기화학적 혐기성 질소산화 및 질소제거 방법 |
| US10099950B2 (en) | 2010-07-21 | 2018-10-16 | Cambrian Innovation Llc | Bio-electrochemical system for treating wastewater |
| US10851003B2 (en) | 2010-07-21 | 2020-12-01 | Matthew Silver | Denitrification and pH control using bio-electrochemical systems |
| US9963790B2 (en) | 2010-10-19 | 2018-05-08 | Matthew Silver | Bio-electrochemical systems |
| US11150213B2 (en) | 2011-06-14 | 2021-10-19 | Cambrian Innovation Inc. | Biological oxygen demand sensors |
| JP2015524353A (ja) * | 2012-08-08 | 2015-08-24 | カンブリアン イノベーション インク．Ｃａｍｂｒｉａｎ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｉｎｃ． | 選択的透過バリアを利用する生物処理システム |
| CN114455691A (zh) * | 2022-03-03 | 2022-05-10 | 北京工业大学 | 一种复合型污水脱氮工艺装置及运行参数优化方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4801244B2 (ja) | 2011-10-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5127200B2 (ja) | アンモニア性窒素を含有する廃水の処理装置 | |
| Yamashita et al. | A novel open-type biosensor for the in-situ monitoring of biochemical oxygen demand in an aerobic environment | |
| JP5101855B2 (ja) | バイオリアクタ | |
| EP0550455B1 (de) | Verfahren zur wasserreinigung | |
| JP2002086189A (ja) | 生物電気化学的処理による排水中の窒素成分の除去方法および除去装置 | |
| Ouyang et al. | Physiological and transcriptional responses of nitrifying bacteria exposed to copper in activated sludge | |
| JP2006159112A (ja) | 微生物担持電池兼電解装置及びこれを用いた電解方法 | |
| CN108017223A (zh) | 一种甾体类制药废水处理方法 | |
| CN104386784B (zh) | 一种负载铁离子活性炭纤维复合阴极、制备方法及其应用 | |
| Orescanin et al. | Characterization and electrochemical treatment of landfill leachate | |
| Moyo et al. | Maize tassel-modified carbon paste electrode for voltammetric determination of Cu (II) | |
| JP3432691B2 (ja) | 微生物電極を用いる水処理装置及び方法 | |
| Yang et al. | FexO/FeNC modified activated carbon packing media for biological slow filtration to enhance the removal of dissolved organic matter in reused water | |
| Barreto et al. | Field application of a planted fixed bed reactor (PFR) for support media and rhizosphere investigation using undisturbed samples from full-scale constructed wetlands | |
| Muna et al. | Electrocatalytic Oxidation of Estrogenic Phenolic Compounds at a Nickel‐Modified Glassy Carbon Electrode | |
| JP2003181456A (ja) | メディエータを用いた生物電気化学的廃水処理方法 | |
| Gunlazuardi et al. | Core–shell copper-gold nanoparticles modified at the boron-doped diamond electrode for oxygen sensors | |
| JP3117064B2 (ja) | 酸化態窒素含有水の処理方法及び装置 | |
| Madhusree et al. | Polyoxometalate-based materials for the effluent treatment of removing heavy metals in the water pollutants: mini review | |
| EP3348521A1 (en) | Process of electrochemical oxidation | |
| JPH11253993A (ja) | 被処理水中の硝酸態窒素処理方法 | |
| Luo et al. | Voltammetric detection of nitrate in water sample based on in situ copper-modified electrode | |
| JPH10235394A (ja) | 水中に溶解した酸化態窒素の除去装置 | |
| Sallanko et al. | Iron behavior in the ozonation and filtration of groundwater | |
| Korth et al. | Biodegradation of NOM in rapid sand filters for removing iron and manganese |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070719 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081219 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20090929 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100629 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100827 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20100827 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110712 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110805 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140812 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |