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JP3414618B2 - エチレングリコール含有水の処理方法及び微生物 - Google Patents

エチレングリコール含有水の処理方法及び微生物

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JP3414618B2
JP3414618B2 JP13115697A JP13115697A JP3414618B2 JP 3414618 B2 JP3414618 B2 JP 3414618B2 JP 13115697 A JP13115697 A JP 13115697A JP 13115697 A JP13115697 A JP 13115697A JP 3414618 B2 JP3414618 B2 JP 3414618B2
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JP
Japan
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ethylene glycol
ppm
microorganism
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wastewater
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孝夫 今枝
正名 平井
修 浅見
耕一 沼田
美孝 中谷
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Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
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Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
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  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はエチレングリコール
含有水、特に自動車エンジン用の使用済冷却液中のエチ
レングリコールの微生物的分解方法、及びそのための微
生物に関する。
【0002】
【従来の技術】エチレングリコールは、比較的微生物に
よる分解が容易な物質であるため、今までに数100pp
m 〜数1,000ppm といった低濃度のエチレングリコ
ールを分解する微生物は数多く知られている。また、特
開平1−218697においては、10,000〜2
0,000ppm といった高濃度エチレングリコールにつ
いての処理方法が記載されている。その記載によると光
合成細菌による高濃度エチレングリコールの浄化では、
浄化過程でグリコール酸が蓄積し、完全な浄化すなわち
エチレングリコールの分解が困難となる。そこで、それ
を回避するために酢酸塩、グリコール酸酸化酵素含有物
を添加している。しかし、それらを添加することにより
ランニングコストは高くなるといった問題点が生じてい
る。従って、高濃度エチレングリコール含有排水をグリ
コール酸が蓄積せずにしかも低コストで短時間に処理可
能な菌株および処理方法が求められていた。
【0003】また、自動車用エンジン冷却水は、主成分
がエチレングリコールであるが、その他トリエタノール
アミン等の防錆剤が含まれている。使用済み自動車用エ
ンジン冷却水は、通常30〜50%の高濃度エチレング
リコールが含まれ、アミン等の防錆剤や、エンジン部品
から溶出した鉄、アルミニウム等の金属分が含有される
こともある。使用済み自動車用エンジン冷却水の浄化微
生物に関しての報告例はなく、適正な処理方法が求めら
れていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明は、自動
車エンジン冷却液を含む排水など、高濃度のエチレング
リコールを分解するための処理方法、及びそのための微
生物を提供しようとするためのものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく種々検討した結果、水中の高濃度のエチ
レングリコールを分解することができる新規な微生物を
分離することに成功し、本発明を完成した。従って本発
明は、シュードモナス(Pseudomonas) に属し、エチレン
グリコールを分解することができる微生物を、好気的条
件下で、エチレングリコールと接触せしめることを特徴
とする、エチレングリコール含有水の処理方法を提供す
る。本発明はまた、シュードモナス・プチダ(Pseudomo
nas putida)種に属し、エチレングリコールを分解する
能力を有する微生物を提供する。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の方法は、種々のエチレン
グリコール含有水の処理に利用することができるが、特
に自動車エンジン用冷却液を含有する排水の処理に有用
である。本発明に使用する微生物としては、シュードモ
ナス属に属し、エチレングリコールを分解することがで
きる微生物、特に高濃度、例えば10,000ppm 以上
の濃度のエチレングリコールを分解することができるも
のであればよく、すでに存在する保有株の中から選択し
てもよく、又は新株を分離したものであってもよい。
【0007】本発明においては特に、本発明者らにより
新たに分離されたシュードモナス・プチダN−GF05
5株及びシュードモナス・プチダU−TCH011を挙
げることができる。この微生物の分離方法及び菌学的性
質は後に実施例1において具体的に記載する。これらの
微生物はエチレングリコールを10,000ppm 以上含
有する排水中のエチレングリコールを分解することがで
き、特に、自動車エンジン用冷却液の排水のごとく、ト
リエタノールアミン等の防錆剤や、エンジン部品から溶
出した鉄やアルミニウム等の金属の存在下でよくエチレ
ングリコールを分解することができる。
【0008】上記シュードモナス・プチダN−GF05
5及びシュードモナス・プチダU−TCH011は、そ
れぞれ、FERM BP−5947、及びFERM B
P−5948として、生命工学工業微技研究所に寄託さ
れている。本発明の微生物は、常用の炭素源及び窒素源
の存在下、必要によりさらに無機塩やビタミン類等の微
量要素を含有する培地中で培養することができる。炭素
源としては、本発明の微生物が好んで資化する炭化水素
であればいずれでも使用できる。培地中の炭素源の濃度
は、炭素源の種類により異なるが、好ましくはたとえば
1〜30g/Lである。窒素源としては、無機窒素源、
たとえばアンモニウム塩、硝酸塩等を使用することがで
き、有機窒素源としては、酵母エキス、ペプトン、肉エ
キス等を使用することができる。
【0009】窒素源の濃度はその種類により異なるが、
好ましくは0.1〜1.0g/Lである。無機塩として
はカリウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイ
オン、鉄イオン、マンガンイオン、コバルトイオン、ニ
ッケルイオン等の金属イオンと、硝酸イオン、硫酸イオ
ン、リン酸イオン等の陰イオンとから成る塩類が好まし
い。培養は好ましくは好気的に行われ、振とう培養ある
いは大規模の培養においては、通気・撹拌培養が好まし
い。培養温度は10〜37℃、特に30℃付近が好まし
い。
【0010】本発明の排液処理方法の実施に当っては、
エチレングリコール含有排水、たとえば自動車エンジン
用冷却液の排液を含有する排水に、前記の微生物の培養
菌体を加えて、好気的条件下で培養すればよい。微生物
の培養菌体としては、上記のようにして培養した、菌体
を含む培養液であってもよく、又は培養液から分離した
培養菌体であってもよい。培養液から菌体を分離するに
は、常法により、例えば遠心分離、濾過などによって行
うことができる。処理すべき排水中のエチレングリコー
ル濃度が10,000ppm より高い場合には、水を添加
して10,000ppm 程度まで希釈するのが好ましい。
【0011】処理すべき排液は、添加物を添加しないで
そのまま処理してもよいが、排水中に栄養分、例えば無
機物等が含まれていない場合には、それらを添加するの
が好ましい。例えば、自動車エンジン冷却液の排水の場
合、無機栄養源としてマグネシウムイオン、例えばMg
SO4 ・7H2 O、リン酸イオン、例えばKH2
4 、鉄イオン、例えばFeCl3 ・6H2 O、さらに
無機窒素源としてNH4 NO3 等を単独で、又は組合わ
せて添加するのが好ましい。少なくともリン酸塩KH2
PO4 及び無機窒素源であるNH4 NO3 を添加するの
が好ましい。
【0012】好気的条件は、例えば小規模の処理におい
ては、振とうにより達成することができるが、工業的実
施においては、通気及び/又は撹拌により達成するのが
好ましい。排水の処理に当っては、あらかじめ前記の方
法により培養して得た培養物を培養液量に換算して、処
理すべき排水に0.5〜10容量%、好ましくは1〜5
容量%で添加するのが好ましい。
【0013】本発明の他の態様によれば、エチレングリ
コールを含有する排水を含む土壌の処理を行うことがで
きる。この方法においては、エチレングリコール排水を
含む土壌をほり起こし、これは前記のごとく培養して得
た培養液又は培養菌体を添加すればよい。添加量は、土
壌中に含まれるエチレングリコール量等により異るが、
土壌1kg当りおよそ培養液200mlの比率である。
【0014】
【実施例】次に、実施例により本発明をさらに具体的に
説明する。実施例1.微生物の単離及び同定 本発明に関わる微生物は、自動車解体工場、排水処理
場、化学工場敷地内の土壌より以下の方法でスクリーニ
ングし、単離した。採取した土壌0.1gを24ml容積
の試験管に入れた5mlの使用済み自動車用エンジン冷却
水(LLC:LongLife Coolant)培地に接種し、30℃
にて2〜3日間振とう培養した。この培地中には、エチ
レングリコールが約30,000ppm 含まれている。そ
の後、同培地に植え継ぎ培養を継続した。5回目の培養
終了後、培養液を適宜希釈して、同培地に1.5%の寒
天を加えた平板培地に塗沫し、出現した微生物コロニー
を単離し、この操作を繰り返すことにより微生物を単離
した。
【0015】
【表1】
【0016】単離した菌株を同液体培地で2日間培養
後、培養液を同液体培地に1/100量接種し、30℃
で振とう培養した。7日後、培養液100μlをエッペ
ンドルフチューブに移し、15,000rpm で5分間遠
心した。ガスクロマトグラフを用い、上清中のエチレン
グリコール量を測定した。こうして選抜された7日で約
30,000ppm のエチレングリコールを分解可能な2
種の菌株について形態学的及び生理学的な性質を調べ
た。その結果を表2に示す。
【0017】
【表2】
【0018】以上の結果から、文献 (N.R. Krieg and
J.G.Holt, "Bergey's Manual of Systematic Bacteriol
ogy" Vol.1 (1984) Williams & Wilkins, J.G. Holt,
N.R. Krieg, P.H.A. Sneath, J.T. Staley and S.T. Wi
lliams, "Bergey's Manual ofDetermination Bacteriol
ogy" Ninth Edition (1994) Williams & Wilkins, N.Zh
ao, C. Qu, E. Wang and W. Chen Int.J.Syst.Bacterio
l., 45, 600 (1995),E. Yabuuti, Y. Kosako, H. Oyaiz
u, I. Yano, H. Hotta, Y. Hashimoto, T. Ezaki and
M. Arakawa "Microbiol.Immunol., 36, 1251 (1992))
を参考に同定を行った結果2株ともシュードモナス・プ
チダ(Pseudomonas. putida) と同定し、各々N−GF0
55及びU−TCH011株と命名した。
【0019】シュードモナス・プチダに属するエチレン
グリコール分解菌としては、Canmet.Rep., SP-89-9, 45
(1990) に記載されている菌株が知られている。しか
し、この菌株の最適pHが5と低くまた、最適エチレング
リコール濃度の4000〜6000ppm と低いことか
ら、N−GF055,U−TCH011とは異なること
が明らかである。
【0020】実施例2.高濃度エチレングリコールに対
する分解活性 N−GF055、又はU−TCH011を使用済みLL
C培地で2日間培養後、培養液を表3に示す3種類の液
体培地にそれぞれ1/100量接種し、30℃で振とう
培養した。その後、実施例1の方法に従い、経時的にエ
チレングリコール量を測定した。この結果を図1に示
す。
【0021】培地C中の約90,000ppm のエチレン
グリコールを300%、培地B中の約60,000ppm
のエチレングリコールを200%、培地A中の約30,
000ppm のエチレングリコールを100%として、そ
れぞれの条件下でのエチレングリコール残存率を縦軸に
プロットした。いずれの菌株も培地A中の約30,00
0ppm のエチレングリコールを7日以内にガスクロマト
グラフでの検出限界以下まで分解することができた。ま
た、約60,000、及び90,000ppm のエチレン
グリコールも分解可能であった。
【0022】
【表3】
【0023】実施例3.分解時におけるpHの影響 N−GF055、又はU−TCH011を使用済みLL
C培地で2日間培養後、培養液をpH4〜10に調整した
使用済みLLC培地(表1中の培地A)にそれぞれ1/
100量接種し、30℃で振とう培養した。その後、実
施例1の方法に従い、経時的にエチレングリコール量を
測定した。この結果を図2に示す。いずれの菌株もpH8
〜9の時、約30,000ppm のエチレングリコールを
5日以内にガスクロマトグラフでの検出限界以下まで分
解することができた。また、いずれの菌株もpH6〜7の
時、約30,000ppm のエチレングリコールを7日以
内にガスクロマトグラフでの検出限界以下まで分解する
ことができ、pH10においても約30,000ppm のエ
チレングリコールを分解可能であった。
【0024】実施例4.エチレングリコール含有排水の
浄化(1) 2カ所の自動車整備工場より採取した使用済みLLCを
含んだ排水を用いた。排水Aは4,000ppm のエチレ
ングリコールを含み、COD値は6,000ppm であっ
た。また、排水Bは10,000ppm のエチレングリコ
ールを含み、COD値は20,000ppm であった。
【0025】排水A及びBに、KH2 PO4 :22ppm
、NH4 NO3 :165ppm 及びU−TCH011の
培養液を1/100量それぞれ加え、30℃で振とう培
養した。また、対照として、これらを加えないで培養を
行った。その後、実施例1の方法に従い、経時的にエチ
レングリコール量を測定した。この結果を図3に示す。
排水A中のエチレングリコールは24時間以内にガスク
ロマトグラフでの検出限界以下まで分解することができ
た。排水B中のエチレングリコールは3日以内にガスク
ロマトグラフでの検出限界以下まで分解することができ
た。
【0026】実施例5.エチレングリコール含有排水の
浄化(2) 自動車整備工場より採取した使用済みLLCを含んだ排
水を用いた。図4に示した装置を用い、100Lスケー
ルでの浄化検討を行った。油水分離槽を通した排水を生
物処理槽へ100L移し、KH2 PO4 :22ppm 、N
4 NO3 :165ppm 、U−TCH011の培養液を
1L加え、100L/min の airでばっ気した。1日
後、生物処理液を沈殿槽に移し、凝集剤(四国化成工業
製:M−127)を加え、汚泥を沈降させた。1日後、
沈殿槽の上清を希釈・消毒槽に移し、等倍に水で希釈
し、殺菌剤(四国化成工業製:ポンシロール)を通した
後、処理水を分析した。この操作を計12回継続して繰
り返した。処理水の分析結果を表4に示す。上記方法に
従えば、自動車整備工場より排出される使用済みLLC
を含んだ排水を環境基準値以下にまで浄化可能であるこ
とが分かった。
【0027】
【表4】
【0028】以上のごとく、本発明の微生物を利用すれ
ば、10000ppm 以上のエチレングリコールを実質的
にすべて分解することができ、且つグリコール酸の蓄積
が生じないから、酢酸塩やグリコール酸酸化酵素含有物
を添加してエチレングリコールの分解を助ける必要がな
い。本発明に係わる微生物によれば、水又は土壌に含ま
れる高濃度のエチレングリコール、使用済み自動車用エ
ンジン冷却液を効率良く分解、浄化することができる。
本発明に係わる使用済みエンジン冷却液の処理方法によ
れば、多大なエネルギーを必要とせず、また安価に効率
良く処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は30,000〜90,000ppm のエチ
レングリコールを含む排水を本発明の微生物により処理
した場合の、エチレングリコールの除去の経過を示すグ
ラフである。
【図2】図2は、本発明の微生物によるエチレングリコ
ールの分解におけるpHの影響を示すグラフである。
【図3】図3は、本発明の微生物及びそのための栄養分
を添加した場合と無添加の場合のエチレングリコールの
減少の経過を示すグラフである。
【図4】図4は、本発明の方法の実施のための排水処理
装置を模式的に示す図である。
フロントページの続き (72)発明者 浅見 修 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 沼田 耕一 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 中谷 美孝 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 カナダ国特許第1332985号明細書,カ ナダ,1994年11月 8日 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 3/34 ZAB C12N 1/20 BIOSIS(DIALOG)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シュードモナス(Pseudomonas)属に属
    し、10,000ppm以上のエチレングリコールを分解する能
    力を有する微生物を、好気的条件下でエチレングリコー
    ルと接触せしめることを特徴とする、エチレングリコー
    ル含有水の処理方法。
  2. 【請求項2】 前記微生物が、30,000ppm以上のエチレ
    ングリコールを分解する能力を有する、請求項1に記載
    の方法。
  3. 【請求項3】 前記微生物が、シュードモナス・プチダ
    (Pseudomonas putida)種に属する、請求項1又は2に記
    載の方法。
  4. 【請求項4】 シュードモナス・プチダ(Pseudomonas p
    utida)種に属し、10,000ppm以上のエチレングリコール
    を分解する能力を有する微生物。
  5. 【請求項5】 30,000ppm以上のエチレングリコールを
    分解する能力を有する、請求項4に記載の微生物。
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