光 硬 化 性 樹 脂 プ レポ リマ ー を用 い る 脱 窒 菌 の 固定 化 に関 す る研 究
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(2) 1216. 板. 谷. 勉. エ ネ ル ギー70eV,ト. 実験 材料 属 び実験 方法. ラ ップ 電 流60μAの. 条件 で. 分 析 した. 1.. 供 試脱窒 菌株. 3.. 供 試 脱 窒 菌 株 は,屎. 尿 単 独 処 理 浄 化 槽 か ら分. 脱窒 菌液 の調 製 固 定 化 脱 窒 菌 ゲ ル の 作 製 に使 用 し た 脱 窒 菌 懸. 離 した もの で あ る． 本 細 菌 は グ ラ ム 陰 性 の 短 桿. 濁 液 は,以. 下 の 方 法 で調 製 した.即. ち,上 記 脱. 菌 で,そ の 生 物 性 状 はTable. 窒 菌 株 を硝 酸 塩 液 体 培 地 中 で30℃,. 2日 間 静 置. あ り, Alcaligenes属 た,本. 細 菌 は,. 菌 で あ る と考 え られ た.ま. 5〜10℃. 塩 液 体 培 地(Difco製, 殖 し,ガ. 1に 示 す ご と くで. 8,500×910分. 分 離 し,集 菌 した.集 菌 菌 体 は0.05Mリ. Nitrate bloth)中. 衝 液pH. で増. び 亜 硝 酸 態 窒 素(NO2‑N)を. 消費. 7.0で2回. 濁(200mg湿 4.. し た. 2.. 養 液 を4℃,. の低 温 に お い て も硝 酸. ス を生 成 す る と同 時 に 硝 酸 態 窒 素. (NO3‑N)及. 培 養 後,培. 間遠心 ン酸緩. 洗 浄 した の ち,同 緩 衝 液 に 懸. 重 量/ml)し,以. 下 の実 験 に 用 い た ．. 脱窒 菌 の固定化 固 定 化 に 用 い た 光 硬 化 性 樹 脂 プ レ ポ リマ‑. 脱 窒菌 生成 ガ スの分 析. ENTG‑3800は. 供 試 菌 株 が 生 成 す る ガ スが 窒 素 ガ ス で あ る こ と を確 認 す る た め,上 中 で30℃‑晩. 記 菌 株 を硝 酸 塩 液 体 培 地. リ コー ル を骨 格 と して 両 末 端 に光 硬 化 性 の 不 飽. 培 養 し,生 成 し た ガ ス の 組 成 を ガ. 和 基 を導 入 し た もの で あ る.光 硬 化 性 樹 脂 プ レ. ス ク ロ マ トグ ラ フ 質 量分 析 装 置(島 LKB‑9000)を. 関 西 ペ イ ン ト製 で,主 と して ポ リ. エ チ レ ン グ リ コー ル あ る い は ポ リプ ロ ピ レ ン グ. 津製作 所製. 用 い て 調 べ た ．3mmφ. ×1.0mの. ポ リマ ー,脱. 及 び 重合 開 始 剤 を重 量 比10:6:0.08の. カ ラ ム に30〜60メ. ッ シュ の モ レ キ ユ ラ ー シ ー プ. 合 した 後,厚. 5Aを. ャ リア ー ガ ス と し てHeを. cm)上. 充 〓 し,キ. い,流 速 は18ml/分,カ ター 温 度250℃,イ. ラ ム 温 度50℃,セ. オ ン 原 温 度290℃,イ. 窒 菌 懸 濁 液(約200mg湿. 用. さlmm枠. 重 量/ml) 割'合に 混. の ガ ラ ス平 板(20cm×35. に 流 し,ガ ラ ス 平 板 上20cmの 位 置 か ら10. パ レ‑. 分 間,ケ. オ ン化. 長 光 照 射 を行 い,プ. ミカ ル ラ ン プ に よ り360〜370nmの. 波. レ ポ リマ ー を重 合 す る こ と. に よ り固定 化 脱 窒 菌 ゲ ル を得 た.作 製 し た 固 定 Table. 1 Characteristics bacterium. of. the. denitrifying. 化 脱 窒 菌 ゲ ル は, 0.05Mリ 浄 した 後5mm角. ン酸 緩 衝 液 で 十 分 洗. に 切 りそ ろ え,以. 下 の 実 験 に使. 用 した. 5.. 固 定 化 脱 窒 菌 の 脱 窒 活 性 の 回復. 光 硬 化 性 樹 脂 ポ リマ ー を用 い て 作 成 した 固 定 化 脱 窒 菌 ゲ ル は,作. 製 当初,プ. レ ポ リマ ー や 重. 合 開 始 剤 等 の影 響 に よ りそ の 脱 窒 活 性 が 大 き く 低 下 した.し か し,硝 酸 塩 液 体 培 地 中, 30℃ で ‑昼 夜 培 養 す る こ とに よ っ て 脱 窒 活 性 の 回復 が 認 め られ た.従. っ て,以 後 の 実 験 に は ゲ ル 作 製. 後 硝 酸 塩 液 体 培 地 中 で30℃‑晩. 培 養 し活 性 の 回. 復 した ゲ ル を用 い た. 6.. 脱 窒活性 の測 定 固定 化 脱 窒 菌 と浮 遊 脱 窒 菌 に つ い て 測 定 を行. っ た.特 に 記 さ な い 限 り,固 定 化 菌 体 の 場 合 は, 30℃ の 恒 温 水 槽 中200ml容 メ ス シ リンダー 内の 反 応 液(5mM亜 ム, 10mM酢 液pH. 7.0). 硝 酸 カ リ ウム また は硝 酸 カ リウ 酸 ナ ト リ ウム, 0 .1Mリ. ン酸 緩衝. 100ml中 に 固定 化 脱 窒 菌 ゲ ル を10グ. ラ ム加 え 反 応 を 開 始 した ． 反 応 開 始 後 各 時 間 ご.
(3) 光 硬 化 性 樹 脂 プ レ ポ リマ ー を 用 い る脱 窒 菌 の 固 定 化 とに 反 応 液2mlを. 採 取 し, 80℃3分. 理 に よ り反 応 を停 止 し た後,柳 析 装 置TN‑7に. 1217. 間 の 加 熱処. 本製 微 量窒素 分. よ り総 窒 素 濃 度 を 測 定 した.浮. 遊 菌 体 の 場 台 は,固 定 化 菌 体 と同 様 に100mlの 上 記 反 応 液 に 脱 窒 菌 懸 濁 液10ml(湿. 重 量 約200mg). を添 加 し反 応 を 開 始 し た の ち,各. 時 間 ご とに2. mlず つ 反 応 液 を 採 取 し,た だ ち に 反 応 停 止 液(1 M酢. 酸 亜 鉛+濃. 塩 酸,. 10:1)を0.1m1添. 遠 心 分 離(7,000×g,. 加 し,. 10分 間)に よ っ て 上 澄 液. を得 て 総 窒 素 の 分 析 を行 っ た.脱. 窒 活性 は反応. 液 中 の 総 窒 素 濃 度 の 減 少 か ら求 め た.な 応 系 を嫌 気 状 態 に す る た め,反. お,反. 応 開 始 前30分 か. ら反 応 液 中 に 窒 素 ガ ス の 通 気 を 開 始 し,活 性 測 定 終 了時 ま で 続 行 し た. 7.. 固定 化 脱 窒 菌 の 脱 窒 活 性 に 及 ぼ す 水 素 供 与. 体 の影 響 水 素 供 与 体 の 種 類 に よ っ て,脱. Fig. 1 Apparatus for columnar denitrification from the secondary treated effluent of waste using immobilized denitrifying bacteria. Powder soap solution was added as a hydrogen donar and its final concentra tion was 70 mg/I.. 窒菌 の脱 窒活. 性 は 大 き く変 動 す る と言 わ れ て い る17)20).そこで,. Table. 2 Operational. い る メ タ ノ‑ル,脱. 窒 菌 の 資 化 性 の 高 い クエ ン. 酸 三 ナ ト リウ ム,酢. 酸 ナ ト リウ ム 及 び 生 活 排 水. 中 の 成 分 と して 粉 石 鹸(ミ の4種. 類 を選 ん で,固. 性 を測 定,比. of experimental. ヨ シ 油 脂 製 粉 石 鹸). 定 化 脱 窒 菌 の示 す 脱 窒 活. 較 した.即. ち, 5mM硝. ム を基 質 と し,各 々420mg/lの4種. 酸 カ リウ. 類 の水素 供与. 体 を含 む 反 応 液100mlに 固 定 化 脱 窒 菌 ゲル10gを 加 え 反 応 を 開 始 し た.反 4,. condition. appratus. 排 水 処 理 施 設 の 脱 窒 素 処 理 時 に よ く用 い られ て. 応 開 始 各0,. 6時 間 後 反 応 液2mlを. 1,. 2,. 採 取 し反 応 液 中 の 総. 10. 固 定 化 脱 窒 菌 を 用 い る実 排 水 処 理 実 験 Fig. 1 に 示 す 実 験 装 置 を用 い,尿 尿 単 独 浄 化 槽2次. 処 理 水 を原 水 と した 窒 素 除 去 実 験 を行 い. 固 定 化 脱 窒 菌 ゲ ル の 実 排 水 へ の適 用 性 に つ い て. 窒 素 濃 度 を 測 定 し,脱 窒 活 性 に 及 ぼ す こ れ ら水. 検 討 を し た.本 装 置 は,第1及. 素供与体 の影 響 を比較 検討 した．. 固 定 化 脱 窒 菌 充 〓 カ ラ ム を有 し, Table. 8.. 件 で 運 転 した.そ. 固 定 化 脱 窒 菌 の ゲ ル 量 と脱 窒 活 性 5mM硝. 酸 カ リウ ム を 基 質 に, 10mM酢. 酸. の 際,原. び 第2の2本. の. 2の 条. 水 と し て2次 処 理 水. を用 い た た め 水 素 供 与 体 が 不 足 し て お り,こ れ. ナ トリ ウム を水 素 供 与 体 に 含 む反 応 液100mlに 固. を補 うため 石 鹸 水 溶 液 を石 鹸 の最 終 濃 度 が70mg/. 定 化 脱 窒 菌 の ゲ ル を1,. 15, 18g. 1と な る よ う に 添加 した.な お, 50日 間 の 実 験 期. 3.0,. 間 中 の 水 温 は17.5℃ か ら25.5℃ で あ っ た.. ず つ 添 加 し0,. 0.5,. 1.0,. 3,. 6,. 1.5,. 9, 2.0,. 4.0. 時 間 後 の 反 応 液 中 の 総 窒 素 濃 度 を測 定 し,固 定. 実. 験. 結. 果. 化 菌 体 の ゲ ル 量 と活 性 の 関 係 を 調 べ た. 9.. 固定 化 脱 窒 菌 の 脱 窒 活 性 に 及 ぼ す 環 境 要 因 固 定 化 脱 窒 菌 の 活 性 は,環. る の でpH,水 せ,. 境 要 因 に 影 響 され. 温 お よ び有 機 物 濃 度 を種 々 変 化 さ. 2時 間 反 応 させ た 後,反. 応 液 中の総窒 素濃. 1.. 脱 窒菌生 成 ガスの分析. 供 試 脱 窒 菌 は,硝. 酸塩 及 び有機物 が存在 す る. と,嫌 気 条 件 下 で活 発 に 増 殖 しガ ス を生 成 す る. そ こ で,本 菌 株 を硝 酸 塩 液 体 培 地 中 で30℃ 一 昼. 度 を 測 定 し,活 性 に 対 す る これ ら要 因 の 影 響 を. 夜 培 養 し た 後,生. 検 討 し た.. の ガ ス はGC/MSに. 成 ガ ス の 組 成 を分 析 した.こ よ り分 子 イオ ン ピー クのm/.
(4) 1218. 板. eが28で. 谷. あ る こ と及 び 空 気 ガ ス の 窒 素 ピー ク と. 勉 3.. 固定 化 脱 窒 菌 ゲ ル 量 と脱 窒 活 性. も一 致 し た こ とか ら 窒 素 ガ ス で あ る こ とが 判 明 し た. 2.. 水 素 供 与 体 の 種 類 と脱 窒 活 性. KNO3を. 基 質 とし た 時 の,水 素 供 与 体 別 の 固定. 化 脱 窒 菌 ゲ ル の 脱 窒 活 性 をFig.. 2に 示 し た.用. 固 定 化 脱 窒 菌 ゲ ル の ゲ ル 量 と 活 性 の 関 係 を検 討 し た 結 果 をFig.3に. 示 し た.固 定 化 脱 窒 菌 ゲ. ルが1.0gか. 増 加 す る につ れ て脱 窒 活. ら18.Ogと. 性 は 上 昇 し,著 者 の 使 用 し た ゲ ル 量 の 範 囲 内 で は ゲ ル 量 と初 期 速 度 の 間 に は 平 行 性 が あ っ た.. い た水 素 供 与 体 の う ち最 も 高 い 活 性 を示 し た の. こ の こ とか ら,固 定 化 脱 窒 菌 が 脱 窒 活 性 に 直 接. は,酢. 酸 ナ ト リウ ム で あ り,次 い で 石 鹸 で あ っ. か か わ っ て い る こ とが 明 ら か と な っ た.. た.ク. エ ン酸 三 ナ ト リウ ム は 水 素 供 与 体 と して. 4.. 働 く も の の 前 二 者 に 比 較 して 劣 っ て い た ． 汚水 処 理 に 用 い られ る,メ を示 さ な か っ た.そ. タ ノー ル は ほ とん ど 活 性. こ で,ゲ. ル 量 と脱 窒 活 性 の. 固 定 化 脱 窒 菌 の 脱 窒 活 性 とpHの. KNO2ま. た はKNO3を. 基 質 と した 場 合 の,固. 定 化 脱 窒 菌 及 び 浮 遊 脱 窒 菌 の種 々 のpH域 窒 活 性 をFig.. を用 い た 場 合 の 脱 窒 活 性 の 至 適PHは. 活 性 の 最 も高 か っ た 酢 酸 ナ ト リウ ム を水 素 供 与. 体,浮. た,生. 活排水 中. で脱. 4に 示 し た.基 質 ど して 亜 硝 酸 塩. 関 係 及 び 環 境 条 件 と脱 窒 活 性 の 関係 の検 討 に は. 体 と して 用 い る こ と と し た.ま. 関係. 固定化菌. 遊 菌 体 と もに7.0で 両 者 に 差 は な か っ た.. しか し,固 定 化 菌 体 の 脱 窒 活 性 は 浮 遊 菌 体 よ り. の 成 分 で あ る粉 石 鹸 も水 素 供 与 体 と して 利 用 で. ア ル カ リ側 で や や 高 か っ た.ま. た,硝 酸 塩 を基. き る こ とが 判 明 し た の で,実. 質 と した 場 合 も 固 定 化 菌 体,浮. 遊菌体 の両者 の. 排水 処理 実験 の た. め の水素 供 与体 の補 給に は石鹸 をもちい た．. 至 適pHは7.5で. 差 は 認 め られ なか つ た.さ らに,. 亜 硝 酸 塩 を 基 質 と し た場 合 と同 様 に,ア. ルカリ. 側 に おいて 固定化 菌体 の方 が浮遊菌体 に比較 し. Reaction. time (hr) Reaction. Fig.. 2. Effect. of. Various. denitrifying. hydrogen. activity. of. donor. Fig.. immobilized. gen. 3. Relationship ity. cells. KNO3. was donors. used. as. were. a. substrate.. Hydro. supplemented. with. 420. and. between the. amount. KNO,. was. used. sodium. acetate. denitrifying of as. was. activ. immobilized a. used. gel.. substrate as. and. a hydrogen. donor.. Mg/l. Hydrogen. time (hr). on. donor: •¢;. sodium. citrate, •£;. sodium. acetate, •›;. methanol, •¡ powder water. The. as. a blank. amout. of gel: •›;1.0g, •œ:. ;6.Og, •¡;9.0g, •¢;15.Og, •£;. soap, • : 18.0. g. 3.09, •.
(5) 光 硬 化 性 樹 脂 プ レ ポ リマ ー を用 い る脱 窒 菌 の 固定 化. Fig.. 4. Effect. of. pH. Phosphate and. on. buffer. sodium ; immobilized. denitrifying was. acetate. used was. cells, •›;. activity for used free. of. adjusting as. free pH.. a hydrogen. and. immobilized. KNO2. (left). or. 1219. cells. KNOB. (right). was. used. sa. a substrate. donor.•œ. cells. て や や 高 い 活 性 を示 し た.以 上 の ご と く,脱 窒 菌 が 脱 窒 活 性 を示 すpH範. 囲 が固定化 す るこ と. に よ っ て 広 くな る傾 向 に あ っ た. 5.. 脱 窒 活 性 に 及 ぼ す 有 機 物/NOx‑N比. の関係. 亜 硝 酸 カ リ ウ ム ま た は硝 酸 カ リウ ム を基 質 と した 場 合 の,固. 定 化 脱 窒 菌 ゲ ル の 脱 窒 活 性 と酢. 酸 ナ トリ ウ ム/NOx‑N比 びFig.. との 関 係 をFig.. 5及. 6に 示 した.亜 硝 酸 塩 を基 質 とし た場 合,. 脱 窒 活 性 は 酢 酸 ナ ト リウ ム/NO2‑N比. が 約4ま. で の 時 に は 直 線 的 に 増 加 し,こ れ 以 上 水 素 供 与 体 と して 酢 酸 ナ トリ ウム を加 え て も脱 窒 活 性 は 変 化 し な か っ た.同 様 に 硝 酸 塩 を 基質 に し た 場 合 の 脱 窒 活 性 は,酢 酸 ナ ト リウ ム/NO3‑N比. が. 5ま で は 直 線 的 増 加 を示 し,そ れ 以 上 で は横 ば い で 変 化 し なか っ た.こ. の値 をBOD換. 算す る. と,本 ゲ ル を用 い た場 合 の最 大 脱 窒 活 性 を得 る Sodium. Fig. 5. acetate. /Nitrite-N. ratio. Effect of CH3COONa/NO2-N ratio on denitrifying activity of immobilized cells. KNO2 was used as a substrate and sodium acetate was used as a hydrogen donor.. ため の 有 機 物 量 は 亜 硝 酸 塩 を基 質 と した 揚 合 に は, BOD/NO2‑Nが2以. 上 で あ り,硝 酸 塩 を 基. 質 に し た場 合 に は, BOD/NO3‑Nが2.5以. 上 とな. っ た. 6.. 脱 窒 活 性 と温 度 の 関 係. 硝 酸 カ リ ウ ム を基 質 と した 場 合 の,固. 定化 脱.
(6) 1220. 板. 谷. 勉. Temperature Fig.. 7. Effect. of. (•Ž). temperature. activity. of. free. KNO,. was. sodium. acetate. on. and. used. denitrifying. immobilized as. was. a used. cells.. substrate as. and. a hydrogen. donor.•œ ; immobilized. Sodium Fig. 6. acetate/Nitrate-N. cells,•›;. free. cells. ratio. Effect of CH,COONa/NO3-N ratio on denitrifying activity of immobilized cells. KNO3 was used as a substrate and sodium acetate was used as a hydrogen donor.. 窒 菌 と 浮 遊 脱 窒 菌 の 脱 窒 活 性 と温 度 の 関 係 を Fig. 7に 示 した.脱 窒 活 性 は30℃ 〜40℃ で ほ ぼ 最 大 に達 し温 度 の低 下 と共 に 脱 窒 活 性 も低 下 し た. 10℃ に お い て 浮 遊 菌 体 及 び 固 定 化 菌 体 は そ れ ぞ れ,最. 大 活 性 の20%及. して い た.即. び60%の. 活 性 を保 持. ち,固 定 化 す る こ とに よ っ て 低 温. 化 で の 脱 窒 菌 の 脱 窒 活 性 を 高 く保 つ こ とが で き る もの と推 定 さ れ た. 7.. 固定 化 脱 窒 菌 カ ラ ム を用 い た,尿 尿 単 独 浄. 化 槽2次. 処理 水 中の 窒素 除去. Operation periods(day). 固定化 脱窒菌 ゲルの実 排水へ の 適用性 につ い て 検 討 した 結 果 は, Fig. 8に 示 した.尿 尿 単 独 浄 化 槽 の2次. 処 理 水 を 原水 と して 用 い た た め,. 総 窒 素 濃 度 が 大 き く変 動 し て い る もの の,運 転 開 始 後 の20日 間 は ほ ぼ90%の. 脱 窒 率 を示 し た.. Fig.. 8. Total dary. nitrogen treated. mobilized. removal effluent. denitrifying. ; influent,•›: ent,•œ;. the. the. waste. first column. secon. using. bacterial the. second. from of. im. cells.•. column effluent. efflu.
(7) 光 硬 化 性 樹 脂 プ レ ポ リマ ー を 用 い る脱 窒 菌 の 固 定 化 そ の 後 は 流 入 水 中 のOrg‑N,. NH3‑Nの. 上昇 に. 1221. 理 上 の 重 要 な ポ イ ン トの‑つ. で あ る.特. に,硝. よ り総 窒 素 除 去 率 は 低 下 した もの の, NO2‑N及. 化 の 進 行 に伴 う酸 性 側 へ の 移 行 が 大 き な 障 害 と. びNO3‑N等. な る.. い た.こ. の酸化 態 窒素 は完 全 に除去 されて の こ とか ら,固 定 化 脱 窒 菌 ゲ ル を実 際. の 排 水 処 理 に 応 用 す る こ とが 可 能 で あ る と推 定 され た. 考. 察. 今 回 の 実 験 に お い て は,低pH域. での活性 の. 点 か らは 固定 化 の 効 果 が 認 め られ な か っ た.従 っ て,低pH域. で 高 い 活 性 を示 す 脱 窒 菌 種 を 選. 択 し,低pH域. で の 活 性 低 下 を保 護 す る よ うな. 担 体 及 び 固 定 化 法 を選 定 す る こ とに よ っ て,更 排水処 理施 設 にお いて生 活排 水 中の窒素 除去 効 率 を高 め る た め に は,. 1)処. 理槽 内に脱 窒菌. に 高 い 脱 窒 機 能 を有 す る 固定 化 脱 窒 菌 を 作 成 す る こ とが 可 能 と考 え られ る.. 等 窒 素 除 去 有 用 細 菌 が 高 濃 度 に保 持 され て い る こ と, 2)保. 持 され てい る有用 細菌 の活性 が高. い こ と, 3)保. 持 さ れ て い る有 用 細 菌 が 高 い 活. 脱 窒 菌 が 脱 窒 活 性 を 示 す た め に は,基 質 で あ る酸 化 態 窒 素 と と も に 電 子 供 与 体 とな る有 機 物 が 必 要 で あ る.排 水 処 理 施 設 に お い て は 曝 気 槽. 性 を示 す 環 境 で あ る こ と等 の 諸 条 件 を満 た す 必. 内 で の 好 気 処 理 に よ る酸 化 態 窒 素 の生 成 時 に,. 要 が あ る.. 共 存 す る有 機 物 酸 化 細 菌 に よ り有 機 物 が 消 費 さ. こ の よ う な観 点 か ら,窒 素 除 去 有 用 細 菌 で あ. れ る.そ の 結 果,後. 続 の嫌 気 処 理 に よ る脱 窒 処. る脱 窒 菌 を合 成 高 分 子 ポ リマ ー で あ る光 硬 化 性. 理 時 に 脱 窒 菌 に 対 す る電 子 供 与 体 と して の 有 機. 樹 脂 ポ リマ‑中. 物 が しば し ば不 足 し,脱 窒 処 理 が 不 十 分 と な る. に 固 定 化 した.今. 化 方 法 に よ る と,至 適pHは. 回用 い た 固 定. 変化 しなか ったけ. こ とが 多 い.こ. の た め 脱 窒 処 理 槽 内 に外 部 か ら. れ ど も,脱 窒 活 性 は ア ル カ リ側 で 固 定 化 菌 体 の. 有 機 物 を補 給 す る場 合 が 多 い ． した が っ て,脱. ほ うが 高 か っ た.即. 窒 菌 が 示 す 高 い脱 窒. 窒 菌 が 最 大 の脱 窒 活 性 を示 す 時 の 酸 化 態 窒 素 と. が 幾 分 広く な っ た． ま た,固 定 化. 有 機 物 の割 合 を 求 め て お く こ と に よ つ て,外 部. 活性 のpH域. ち,脱. す る こ とに よ っ て低 水 温 下 で の 活 性 が,固. 定化. か ら有 機 物 を補 給 す る場 合 に 過 剰 の 有 機 物 補 給. して い な い 遊 離 の 脱 窒 菌 の 活 性 よ り高 く保 持 さ. を 防 止 で き,省 資 源 と な る こ と は も ち ろ ん の こ. れ て い た.一 般 に,微 生 物 を 固 定 化 す る と,そ. と,過 剰 の 有 機 物 に よ るBODの. の 至 適pHが. き る.. 移 動 した り15)23), pH‑活 性 曲 線 が. 幅 広 く な る とい う報 告 が 多く18)21)24),固定 化 す る. 上 昇 を防止 で. 酢 酸 ナ ト リウ ム を電 子 供 与 体 と した 本 実 験 で. こ とに よ っ て 微 生 物 が 外 部 の環 境 か ら保 護 さ れ. は,固. る可 能 性 が あ る.こ. と き の 最 小 の 酢 酸 ナ トリウ ム/NOx‑N比. れ ら の 効 果 が,固. 定化 脱窒. 定 化 脱 窒 菌 ゲ ル が 最 大 の 脱 窒 活 性 を得 る. 菌 ゲ ル を用 い た 実 排 水 中 の 窒 素 除 去 連 続 実 験 に. 4. お い て あ らわ れ,安. 2.0 (NO2‑N),. 定 した 窒 素 除 去 が 得 られ た. もの と推 定 さ れ る. pH,水. (NO2‑N),. 5. (NO3‑N),. 2.5 (NO3‑N)で. BOD換. の値 は 算す る と. あ っ た‑Narkis22). らは,脱 窒 率 と有 機 物 の 関 係 を求 め, C/N比(酢. 温,有 機 物 量 な どは 排 水 処 理 施 設 の 処. 酸 ナ ト リウム/NOx‑N)の. 値 が4.6の 時100%の. 理 機 能 に 大 き な影 響 を及 ぼ す 要 因 で あ る.こ れ. 窒 が 得 られ た と報 告 し た.ま た, BOD/NOx‑N. らは 排 水 処 理 の 主 役 で あ る微 生 物 の 活 性 に 大 き. 比 が2.3で100%の. 脱 窒 が 行 わ れ,こ. 脱. の値 は用 い. な影 響 を 及 ぼ す 要 因 で あ り,こ の う ち 水 温 は,. た 水 素 供 与 体 で あ る メ タ ノー ル,酢 酸 ナ ト リ ウ. 通 常 の 排 水 処 理 の場 合 は 制 御 で きな い.従 っ て,. ム,凝 集 沈 澱 処 理 した 生 下 水 に 関 係 な く一 定 で. 夏 以 外 の 季 節 で 高 い 活 性 を発 現,維. あ っ た と報 告 して い る.こ れ らの 結 果 か ら,本. に は,低. 持 す るため. 温 下 で も 比 較 的 高 い 活 性 を示 す 菌 株 を. 固 定 化 脱 窒 菌 を 用 い て 脱 窒 処 理 す る場 合 に は,. 処 理 施 設 で 高 濃 度 に 維 持 す る 必 要 が あ る.こ の. 溶 存酸素 の影響 や菌体 増殖 あ るいは他 の有機 物. よ う な 観 点 か ら低 温 で 活 性 の 高 い微 生 物 を 固 定. 分 解 菌 に よ る消 費 を考 慮 して 水 素 供 与 体 と して,. 化 す る こ とは,有 効 な 手 段 と な る と考 え られ る.. NOx‑N量. ま た,排 水 処 理 に お い て は, pHの. れ ば,最 大 の 脱 窒 活 性 及 び脱 窒 率 が 得 られ る こ. 制御 が施 設 管. の3倍. か ら4倍 程 度BODが. 存在 す.
(8) 1222. 板. とが 判 明 し た ． ま た,通. 谷. 勉. 常 の排水 処理 施設 にお. 浮 遊 菌 体 に 比 べ て ア ル カ リ側 で や や 高 か っ た.. い て 脱 窒 処 理 時 の 有 機 炭 素 源 と して 用 い られ,る メ タ ノー ル が,本 な らず,酢. 4.. 菌株 に対 しては水素 供与体 と. 固定 化 菌 体 の 脱 窒 活 性 は30℃ か ら40℃ で. 最 高 に 達 し,浮 遊 菌 体 に 比 較 して 低 温 に お い て. 酸 ナ ト リウ ム 及 び 粉 石 鹸 の 方 が 有 効. 高 〈保 持 され て い た.. で あ っ た こ とか ら本 菌 株 は メ タ ノ‑ル 添 加 の 脱. 5.. 固 定 化 脱 窒 菌 が 最 大 活 性 を得 る の に 必 要. 窒 処 理 シ ス テ ム の 汚 泥 中 に 優 先 す る菌 種 と は 異. な最 少 の 酢 酸 ナ トリ ウ ム/NOx‑N比. な っ た も の で あ る こ とが 示 唆 され た ．. 硝 酢 塩 を基 質 とした 場 合 に,そ れ ぞ れが4(BOD/. 結. NOZ‑N=2)及 論. の 値 は,亜. び5(BOD/NO3‑N=3)で. あ. っ た. 尿 尿 浄 化 槽 か ら分 離 し た 脱 窒 菌 株 を 用 い て,. 6.. 70mg/1の 石 鹸 を添 加 した 尿 尿 単 独 浄 化 槽. 固 定 化 脱 窒 菌 と浮 遊 脱 窒 菌 の 脱 窒 活 性 を比 較 検. 2次 処 理 水 を用 い た 窒 素 除 去 連 続 処 理 実 験 の 結. 討 し,さ. 果,排. らに 尿 尿 単 独2次. 処 理 水 に70mg/lの. 石. 鹸 を添 加 した 水 を原 水 と した 窒 素 除 去 連 続 実 験 を行 っ た.そ 1.. の 結 果,以. 期 に わ た る実 排 水 連 続 処 理 実 験 や,. さ ら に 実 用 性 の 高 い 担 体 及 び 固 定 化 法 の模 索,. 下 の 成 績 を得 た.. 水 素 供 与 体 と して,4種. 水 処 理 適 用 へ の 可 能 性 が 示 唆 さ れ た.. 今 後,長. 類 用 い た が,そ. よ り高 い 活 性 と安 定 性 を持 っ た 菌 株 の 探 索 を行. の 中 で 酢 酸 ナ ト リウ ム が 最 適 で あ り,生 活 排 水. って い く事 は 勿 論,活. 中 の 成分 で あ る石 鹸 も有 効 で あ っ た.メ. を も っ た微 生 物 を添 加 し て活 性 を高 め る た め の,. タ ノー. ル は 水 素 供 与 体 と して 有 効 で な か っ た. 2.. 性 汚泥 の 中に特定 の機能. 混 合 微 生 物 群 固 定 化 の 検 討 が 重 要 で あ る と考 え. 固 定 化 に よ り脱 窒 活 性 の 低 下 が あ るが,. られ た.. 硝 酸 塩 あ る い は 亜 硝 酸 塩 を含 む 培 養 液 で 短 期 間 稿 を終 え るに 当 た り,御 懇 徳 な る ご指 導 と御校 閲. の うち に 回 復 し た. 3.. をい ただ いた 岡 山大学 医 学部 細 菌学 教 室 金政 泰 弘教. 固 定 化 菌 体 の 脱 窒 活 性 は 亜 硝 酸 塩 を基 質. と した 時7.0,硝 ク を示 し た.ま. 授 に深 謝 します.. 酸塩 を基 質 と した 時7.5で ピー た,固 定 化 菌 体 の脱 窒 活 性 は,. 文 1). 津 田 松 苗:汚. 水 生 物 学,北. 2). 須 藤 隆 一:排. 水 処 理 と微 生 物;環. 隆 館,東. 京(1964). 献 pp. 境 と微 生 物,都. 162‑238. 留 信 也 編 著,共. 3) Wada M, Kato J and Chibata I: A new immobilization 4). 立 出 版,東. 京(1979). of microbialcells.. pp. 1‑56.. Eur J Appl Microbiol. Biotechnol (1979) 8,. 241-247.. 千 畑 一 郎,土. 定 化 酵 素 及 び 固 定 化 微 生 物 に つ い て.有 機 合 成 化 学 協 会 誌(1978)第36巻,第11号,. 佐 哲 也:固. 917‑930. 5). 橋本. 奨,古. て‑.下 6). 橋本. 川 憲 治,濱. 宏:活. 水 道 協 会 誌(1986) 奨,古. い て‑.下. 川 憲 治,濱. 性 汚 泥 の 固 定 化 と そ の 浄 化 機 能 に 関 す る研 究PVA凍. Vol. 宏:活. 水 道 協 会 誌(1986). 23,. No‑261,. 性 汚 泥 の 固 定 化 と そ の 浄 化 機 能 に 関 す る 研 究PVAホ Vol.. 23,. No.. 262,. of high btugas and the reduction of pollutants. Kuriyama. S, Matunaga. immobilized methanogenic 9) Beppu T, Anazawa. bacteria.. ウ酸法 につ. 41‑47.. 7) Messing R A: Immobilized microbes and a high-rate, 8) Karube I,. 結 法 につ い. 16‑22.. continuous waste processor for the production. Biotechnol Bioeng (1982) 24, 1115-1123.. T and Suzuki S: Methane production. from wastewaters. by. Biotechnol Bioeng (1980) 22, 847-857.. H and Saiki T: Studies on methane fermentation. at high temperature.. Report. of special project research on energy and a grant in aid of scientific research of ministry of education.
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