嫌気性廃水処理における微生物活性に関する基礎的 研究

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Kyushu University Institutional Repository

嫌気性廃水処理における微生物活性に関する基礎的 研究

久場, 隆広

Graduate School of Engineering, Kyushu University

https://doi.org/10.11501/3065507

出版情報：Kyushu University, 1992, 博士（工学）, 課程博士 バージョン：

権利関係：

- 55- 浮遊微生物中の活性微生物量の推定

第4章

酢酸を基質とした集積培養微生物中の活性微生物量の推定 第3節

実験装置および方法 3-1

供試集積培養微生物 3-1-1

供試集積培養微生物は、 下水処理場の嫌気性中温消化槽汚泥を植種汚泥とし、

有効体積850mlの完全混合槽に60mlの基質を1日l回投入するfill&draw方式で1年以

投入基質組成および装置操作条件

810 250 150 18 4000

[mg/I]

MgC12-6H20 MgSÜ4・7H20 COC12.6H20 CaCI2・2H20 K2HP04

850 0.71 14 35+1

• ^: [mg-COD/I]

[基質組成l CH3COOH (NH4)2HP04 KCI

NH4CI FeCh.6H20 Naト�C(ß Yeast extract [装置操作条件]

有効体積[ml]

容積負荷[g・COD/I/d]

水理学的滞留時間[d]

反応槽温度rC]

上(35 oC)培養した汚泥で

表4-3

10000.

700 750 850 420 4000 1 00

ある。表4-3に投入基質組 成および装置操作条件を 示す。 培養基質には有機 源として酢酸(HAc)を用 い、 他に栄養無機塩類、

ピタミン供給のための酵 母エキス、 pH緩衝斉Ijを添 加している。

培養期間中の、 総括的

。

ハunu ハUFhd [は\びE]

OMLSS

ロ

-Z10000

.w O H 向

• MLVSS

O Q ムム

さ へ

ムProtein

•

ハUnu ハυ只dh∞∞〉AE

700 300 400 500 600

Time [daysJ

微生物濃度の経日変化 図4-10

。。

、∞∞AE

浮遊微生物中の活性微生物量の推定

第4章 ^{- 56-}

タンパク質濃度の経日変化を図4-10 微生物量指標としての乱1LSSおよび五位VSS、

に示す。微生物濃度の指標であるこれらの値は培養日数の経過とともに減少して おり、 培養開始後100日以降におけるタンパク質濃度は100---150mg/lでほぼ定常 状態に な っている。植種汚泥である消化槽汚泥の不活性有機分が系外に排出さ れ、酢酸利用メタン生成細菌のみが集積培養されてきたと考えられる。図4・11 に、 培養開始後20、 60、 470日目における、 完全混合槽に 基質を投入した後の HAc濃度の経時変化を示す。図中には、 20日目の回分培養におけるメタン転換率 ([回収されたメタンのCOD]/[投与されたHAcのCOD])の経時変化も示した。20、

60、 470日目でのMLVSS当たりのHAc分解速度はそれぞれ約0.1、 0.4、 6.0(mg- COD/mg-ML VSS/d)で、あり、 培養日数の経過とともに、 急速に分解活性が増加し メタン転換率より、 投与した基質のCODの95%がメタンガスとし ている。 また、

て回収されている。菌体もCOD成分として評価すると、 残りの5%が 増殖菌イ本に 転換されたと考えられる。すなわち、 酢酸利用メタン生成細菌の増殖収率yxは約 0.05(g-COD/g-COD)である。

写真4-4に、 光学顕微鏡による培養液の観察結果を示す(約700日目)。一部微生 物以外の固形物質も認められるが、 連鎖状につながった梓菌が多数存在している ことがわかる。HAc分解にともなうメタンガスへの転換率および顕微鏡による形 これらのHAc分解微生物群はMethanothri漏のメタン生成菌であ 態観察より、

り、 それらが優占的にHAcを利用して、 集積しているとほぼ断定できる。

ロ0

0

6

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0.4 8

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1000

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nu n υ 創

6 4 2

[は\口OUlmE]04E

図4-11

第4章 浮遊微生物中の活性微生物量の推定

写真4-4 集積培養微生物の光学顕微鏡写真

3-1-2実験装置および条件

-57 -

上記の集積培養微生物を用いて活性微生物濃度および増殖速度定数の推定のた めのパイアル回分実験を行った。 表4-4に示すバイアル回分実験の条件下で、 本 章第2節の方法に従い、 回分実験を行った。 本バイアル回分実験も、 350Cの恒温 振とう培養槽内で行われた。 活性微生物量の評価には低微生物濃度の条件が必要 であることから、 完全混合槽から採取した汚泥f塚、濁液を希釈して実験を行った。

まず、 完全混合槽から採取した懸濁液を嫌気雰囲気下で、35mlバイアル中で遠心分 離し、 その上澄水を希釈液とした(図4-3)。 この希釈液を用いて微生物濃度を3段 階に変えて、酢酸消費活性およびメタン生成活性を調べ、 その濃度変化データを 用いて微生物濃度・増殖速度定数の推定を行った。 初期基質濃度がl∞Omg-CODj

表4-4 バイアル回分実験の条件

培養日数 Vial No. 植種汚泥量 希釈液量 基質量 初期基質濃度

(実験名) [ml] [ml] [ml] [mg-COD/I]

400日(Run A) ²0 25

& 2 10 ³⁵ 5 1000

600日(Run B) 3 5 40

第4章 浮遊微生物中の活性微生物量の推定 ^{- 58-}

!となるように濃縮基質をシリンジで注入した後、経時的にHAc濃度、メタン生成 量を測定し、 これを推定のための濃度変化データとした。 バイアル回分実験に用 いた濃縮基質の組成は、表4-3に示したものと同様である。 希釈水として用いた 上澄水中には緩衝作用が十分あったため、新たなpHの再調整は不要で、あった。 ま た、酸化還元指示薬としてレサズリン(1mg/l)を添加した。

動力学的活性微生物濃度との比較のため、微生物濃度指標として、懸、濁物のタ ンパク質濃度を測定した。 さらに、再現性を確認するために異なる 日(約400、

600日目)の汚泥懸濁液を用いて上記の実験を2回実施した(それぞれの実験名をA およびBとする)。

- 59- 浮遊微生物中の活性微生物量の推定

第4章

反復回分実験による推定 3・2

添加した基質(酢酸)が一旦消費された後、 再度同ーの基質を添加する反復回分 実験を行った。 その酢酸(HAc)濃度の経時変化を図4-12に示す。 基質消費速度は1 これは、 l 回目と2回目とで大きく異なり、 2回目の消費速度が速くなっている。

回目の基質消費により微生物が増殖して、 2回目においての消費活性が増加して いることを示している。本バイアル回分実験の温度とpH条件は集積培養時と同じ したがって、 誘導期 であり、 培地作成の際の希釈水も同じ培養液上澄水である。

また、 一般 の発現を極力抑え、 無視できるように実験条件は設定されている。

に、 対数増殖期にある細菌を新しい培地に植種しても、 誘導期のないことが知ら れており17)、 本実験でもメタンガスは遅滞なく発生していることから、 誘導期は ほとんど無視できるものと考えられる。

消費された基質濃度および増加したタンパク質濃度より計算した増殖収率の結 タンパク質の 果を表4-5にまとめた。本章第2節の2・4こおいて述べたのと同様に、

よく一致した 菌体CODへの換算係数は、 1.83とした。 いずれの実験においても、

増殖収率の値が得られ、 再現性の良いことが確かめられた。

第3 章第4節で導いた、 活性微生物濃度を推定するための動力学式(11)を用い

11・』司1 ‘ 』圃

3

・ 同\E B

、個 仏ω ・ 圃 . い 幽 いili

- - ・ 1 ・Ha L冷 :

、A\ー』

巳

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園、.

Aa‘A‘ t、.

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内ζ

\・E nu Ru

M川

1000 E800

0 u

ふ600

巨

400 1200

U何回

200 300 400

Time [hoursJ

HAc濃度の経時変化 100

図4-12

。

。

第4章 浮遊微生物中の活性微生物量の推定 ^.ω-

表4-5 増加微生物濃度より計算した増殖収率

消費基質濃度 タンパク質濃度 増殖収率

培養日数 実験名

[mg-COD/I] 初期濃度 最終濃度 菌体タンパク質基準 菌体COD基準

[mg-Pro.ll] [mg-Pro.ll] [g-Pro.lg-COD]

A・1 2067

400日 A-2 1863

A-3 1966

8-1 1989

600日 8-2 2101

B・3 1997

る。

lnX01+ (SO 1-S1) Y x μm1t1 _ X01

μm2t2 ln X02+ (S02-�)Y x X02

118 58 31

53 30 17

167 0.024

109 0.027

74 0.022

100 0.024

86 0.027

74 0.02 9

lnX01+ (�)1-So1/2)Yx

X0� ^.____ ..

.(11)

X02 ぬ2= XOl

f

バ戸

1

[g-COD/g-COD]

0.043 0.050 0.040

0.043 0.049 0.052

ただし、rは基質再添加による初期微生物濃度の希釈度を意味し、添え字Oは各 国分実験の初期、1は一回目、2は2回目、fは最終をそれぞれ示す。t1とらは、それ ぞれの初期基質濃度の50%(S1=SO/2、S2=SO!2)に達した時の反応時間である。

実験期間中、最大比増殖速度μmが一定と仮定できれば(μm1-μm2)、式(11)にお いである基質濃度Sに到達する反応時間比t1/t2を与えると、2回目の初期微生物濃 度X02が式(12)のように1回目の初期微生物濃度X01を用いて表わせるため、未知数 はX01だ、けとなる。したがって、試行錯誤的に初期微生物量X01を推定することが できる。また、式の形から判断できるように、X01とX02が大きく異なるほど結果 として反応時間比が大きくなり、感度良く微生物量を推定することが可能とな る。したがって、前述のように実験条件として1回目の初期微生物濃度X01を基質 消費に伴い増殖する微生物濃度ムXに比べ十分小さくすることが望ましい。

本推定では、式(11)におけるX02をX01で表現するために、増殖収率YXを仮定す る必要がある。反復回分実験において実測した消費基質濃度と累積メタンガス生 成量の関係を図4-13に示す。前述のように理論的なメタン生成量はO.35(ml/mg­

COD)であり、この直線の傾き(O.329ml/mg-COD)から計算すると、増殖収率

- 61 -

浮遊微生物中の活性微生物量の推定 第4章

o Vial NO.B・3 (1) ムVial No.8-3 (2)

1000 200 400 600 800

HAc

[mg-COD/L]

消費基質濃度と累積メタン生成量の関係

nu nu

nunU

ハU nU FD nU EJ ハU Fコ ハU コJ コJ

内ノ臼

つゐ 18 41 {は\『HE]mmo

ω口のぷμωHA

。ω以伺，[ロEロooJN

ðMeth

� =0.329

[mL/mg-COD]

ð _HAc

50

図4-13

表4-6 活性微生物濃度および最大比増殖速度の推定結果

[基質濃度の結果を用いた推定結果]

実験名 希釈率 初期基質濃度50 反応時間t (基質添加) [-] [mg・COD/I] [hours]

A・1 (1回目) ^vη 1075 44

(2回目) ^ハι 1008 24

.五

:

{

白

(2回目) ハ>J _{883 35}

-Ä:3--�ì面白r----�:二---91百---11-1--ー---三ぎ・・・ー・・・・---Õ-."1-4 ---.

(2回目) ^{ハ 川} 1035 53

最大比増殖速度

μm [1/day]

0.16 活性微生物濃度

Xo [mg・COD/I]

80

8-1 ⁽₍12回回目目�) X" ... 2 1074 ^{.��� :�} 51

-

-a:

白

--a:�--{ 1面白r ---可 証 --

0.12 60

[生成メタン濃度の結果を用いた推定結果]

実験名 希釈率 初期基質濃度50 反応時間t

(基質添加) [-] [mg-COD/I] [hou陪]

A・1 (1回目� X2 1075 43 (2回目) "... 1 008 24 -Ä瓦沼:毛芝2-一--�ì

(ρ2回目) ，，_ _{883 35}

・瓦:�f-{1面白r----ぷiI--・・・・・・91百---fiE---Y8・・・・・・・ー---日γ (2回目) ".- 1035 54

最大比増殖速度

μm [1/day]

0.22 活性微生物濃度

Xo [mg-COD/I]

54

0.09

一9

一4

・ハυ・41一O一u

・41E・4.，

一4 一1

02一414一3775・36・06

一1 一2

04一22一34QU守f-A斗P0・EJ必斗90一91

一90 4.，・4E，・4.，

一

×一×一× nJ』FFhdL41 一nu

、‘‘，，，、‘.，，，，、‘•• ，，、‘.，，，，‘‘.a，，、‘•• ，， 同回同口同国間回同国同国回四回回国回

121212

，，‘、，t、、，・1，，‘、、，E1，，‘、

41 Aζ

・門d

RU 百ロ スHM

88

第4章 浮遊微生物中の活性微生物量の推定 ^{- 62-}

Y x =0.06(g-CODjg-COD)となる。 このデータと集積培養でのメタン転換率(図4・

11)、 さらにパイアル回分実験での増加菌体タンパク質量(表4-5)の結果に基づい て、 本検討では増殖収率Y^x =O.05(g-CODjg-COD)を用いた。

式(11)を用いて活性微生物濃度を推定するために、 まず反応時間比tJらを回分実 験により求める必要がある。前述のようにここで使用する反応時間は初期基質濃 度の50%に到達する時間とした。 この点は、 基質濃度が直線的に減少している点 であり、 求める反応時間に誤差が少なくなること、 飽和定数より十分に高い濃度 領域に当たることを考慮すると、 適当であると考えられる。

以上のように、 未知数を1回目の初期微生物濃度X01のみにできることから、 図 3-6のフローチャート(第3章第4節)に従って、 X01が推定される。 同時に、 その活 性微生物濃度をもとにして最大比増殖速度μmも推定可能である。 また、 基質濃 度だけでなく、 代謝産物であるメタンガスの発生量にも本推定法を適用できる。

すなわち、 生産物収率YPを導入することで反応時間tと生産物(メタンガス)濃度P の関係が導かれ(式(10))、 上記と同様にメタンガス生成量の経時変化からも、 活 性微生物濃度を推定できる。

この手)11貢に従って基質および生産物データより推定した結果を表4-6に示す。

希釈倍率の低い実験(A-1、 B-1)やメタン生成量測定に問題のあった実験(B-2)で は、 活性微生物濃度および最大比増殖速度の両推定値に食い違いが見られるが、

各希釈培養液の推定微生物濃度は、 希釈倍率が大きいほど小さい値を示してい る。 これらの実験(A-1、 B・1、 B事2)では反応時間比は1.4から2.0程度の範囲にあ り、 前述のように初期微生物濃度が実験期 間内の増殖量と同等もしくは大きい場 合には、 式(11)および式(12)より反応時間比が1.9以下となり、 わずかな誤差が推 定値の大きな変動を引き起こし、 精度良く推定できない可能性が高い。 しかしな がら、 初期微生物濃度を低く設定できた実験では、 感度良く活性微生物量を推定 でき、 信頼度は高いと考えられる。

反応時間比が十分に大きい実験(A-3、 B・2、 B-3)結果の希釈培養液タンパク質 濃度と推定微生物濃度の関係を図4-14に示す。 実験B-2のメタン濃度のデータか らの推定値を除くと両者は直線関係にあり、 本推定法が妥当であることを示して いる。 また、 異なる日に実施した実験Aおよび実験Bの結果に再現性のあること

浮遊微生物中の活性微生物量の推定

第4章 ^{- 63-}

Act1ve B1

・0.61 ( Å) Prote1 n

このことから、 初 もわかる。

期微生物濃度を増殖量に比べ 小さく設定 するという条件が 満足されれば、 精度良く活性 微生物濃度を推定可能である

nu nυ

nu

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勺ωパV6E?リV叫引凶

宇品こと が 明 ら か と な っ た 。

Prote1n [mg/l]

タンパク質濃度と推定された 活性微生物濃度の関係

60

図4・14 た、 基質 濃 度 変 化 のみなら

ず、 生産物であるメタンガス 蓄積量変化からの推定 も可能

ガス組成分析は揮発性脂肪酸分析よりも であることが明らかとなった。 一般に、

ガス発生量の測定さえ正確に行えば、 精度の高いメタンガス蓄積量 そのデータからの推定を行う方がより実用的であると思われ データが得られ、

簡便であり、

る。

次に、 微生物濃度指標の一つであるタンパク質濃度と推定された活性微生物濃 度の比率に着目すると、 推定菌体COD/タンパク=0.61であり、 理論的な値である このことは、 集積培養液中にも不活性固形有機物が存在してい 1.83の1/3である。

ここでいう活性微生物濃度は、 微生物は全て平均的な る可能性を意味している。

一定の比増殖速度を有するとして、 決定論的に求められた値であり、 消費活性を 動力学的にモデル化するためのモデル上の微生物濃度ともいいかえられる。 現実 にはここで用いた集積培養懸濁液中にも、 確率論的に存在する低活性微生物や死 滅微生物に加えて、 顕微鏡写真に見られたような微生物細胞以外の固形物質も存 在しているため、 微生物量指標の実測値と活性微生物量に食い違いが生じたもの と考えられる。 したがって、 厳密には、 MPN(Most Probable Number)法などの計数 法で測定される生微生物細胞数にこの活性微生物量は対応するものではなく、 基

と位置づけられる。

質消費活性を表現する意味において有用である、

本推定法では微生物濃度とともに、 増殖動力学定数のlつである最大比増殖速 度μmが求められる。希釈の十分な実験で得られた活性微生物濃度と最大比増殖 速度の推定値の妥当性を検討するとともに、 もう一つの動力学定数である飽和定 数K，の推定を、 全実験期間の基質消費カーブへのフイツテイングにより行った。

第4章 浮遊微生物中の活性微生物量の推定 ^-64-

1200

1000 Vial NO.B-3

μm=O.15 [1/day]

XO=9 [mg-COD/I]

ミ

凸o u

ふ600

E

() 400 4 出

。。

Ks=25 /

�

Ks=1 0

比

100 200 300 400 500

Time [hours]

HAc濃度の実験結果と計算結果の比較

200

図4・15

ハυハU刈ι1[は\AE

ω300ト

。(\1

Vial NO.B-3

μm=O.14 [1/day]

XO=11 [mg-COD/I]

。...Q...

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ハU ハU

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ハU ^。。

200 300 。 400 500

Time [hoursJ

図4-16 生成メタン量の実験結果と計算結果の比較

各実験について様々な飽和定数ksを用いて、 第3章第2節の式(4)により基質濃度変 化を計算した。 例として、 実験B-3の結果を図4-15に示す。実験後半のHAc分解 速度の低下傾向から、 ks=25(mgCOD/i)が最適であることがわかった。 その他の 実験についてもほぼ同様な値が得られたO 図に示すように、 実験値(.)と計算値 (一)とは良く一致しており、 推定された微生物濃度および動力学定数が妥当であ ることを示している。 このように非定常場での基質消費活性を表現できる活性微 生物濃度や動力学定数は、 廃水処理モデルによる水質予測において非常に有用で

第4章 浮遊微生物中の活性微生物量の推定 ^{- 65-}

あると考えられる。

また、 同様に、 飽和定数Kを25(mg-COD/l)として、 第3章第2節の式(5)により実 験B・3の生成メタン濃度を計算した。 図4・16に示すように、 メタン濃度の実験値 (0)と計算値(・・・・)とは良く一致しており、 この結果からも、 推定された微生物 濃度および動力学定数の妥当性が示された。

次に、 本研究の結果と純粋培養された酢酸利用メタン生成細菌の増殖速度定数 の文献値川4)との比較を行った。表4-7から、 本研究で得られた集積培養微生物に 対する値は、 純粋培養菌の値とおおむね一致していることがわかる。 このことか らも、 ここに提示した動力学的な活性微生物量の測定手法は妥当であると考えら れる。

表4-7 推定された増殖速度定数と文献値との比較

実験者

Culture

[OC] [1/day]

[mg-COD/I]

[g-VSS/g-COD]

Zehnder

soehngenii

Huser

本論文 集積培養菌 ^{35 0.14}

30 0.03

45 0.02

25 0.05合

合:[g-COD/g-COD]

第4章 浮遊微生物中の活性微生物量の推定 ^-66-

3-3 希釈倍率の違いによる推定

パイアル回分実験において、初期微生物濃度は段階的な希釈により調整されて いるため、1回目の各反応時間は各々の初期微生物濃度により異なる。本節子2で は増殖量と基質添加による希釈度を用いて、2回目の初期微生物濃度を1回目の初 期微生物濃度で表現したように、希釈倍率の異なる回分実験において、各々の初 期微生物濃度はその希釈倍率を用いて互いに表現することができ、未知数を1っ とすることができる。 式(14)より、任意の実秘斗i(あるいはB-i)と実験A-j(あるい はB-j)の希釈倍率をそれぞれri、rjとすると、この2つの実験から得られた(1回目

の)反応時間の比t/月は以下のように表わされる。

lnXo/r i

(SOi-SoJ2) Y x

ti- XO/ri

ち lnXoIrj

(SOj-So/2)Yx XoIrj

. . .(14')

ただし、反応時間ti、円は、基質濃度が初期基質濃度SOi、SOjの1/2に到達する時 間、 また、x

したがって、実験Aと実験Bについて、各々3組の反応時間に対し、試行錯誤的 に微生物濃度X。'を推定することができる。

表4・8に、微生物濃度を推定した結果を示した。 ここに示した値は、希釈する

表4-8 活性微生物濃度および最大比増殖速度の推定結果 実験名 反応時間比 活性微生物濃度

[-] [mg-COD/I] [1/day]

A-1&A・2 44/ 75=0.59 180 0.13

A・1&A-3 44/117=0.38 200 0.14

A-2&A-3 75/117=0.64 240 0.13

B・1&8-2 71/128=0.56 140 0.06

8-1&8・3 71/209=0.34 200 0.09

B・2&8-3 128/209=0.61 150 0.11

第4章 浮遊微生物中の活性微生物量の推定 ^{- 67-}

前の懸濁液での値、 すなわち、 完全混合槽内の活性微生物濃度である。 データの 組み合わせによって推定値がぱらついているが、 大まかに統一的な微生物濃度を 求められることがわかる。 この方法による推定値は、 ばらついてはいるものの、

表4・6に示した結果に希釈倍率を掛けた値とほぼ一致している。 すなわち、 希釈 倍率の違いを利用しでも、 微生物濃度と最大比増殖速度を同時に推定可能であ り、 反復回分実験による推定に比べ、 反復して実験を行う必要がないだけ、 実験 に要する時間も短くて済むことになる。

第4章 浮遊微生物中の活性微生物量の推定 - 68-

3-4 単一回分実験による推定

本節子2でまとめた活性微生物濃度推定では、 反復回分実験を行い、 基質濃度 が飽和定数より十分に高い領域を2回確保し、 各々の初期微生物濃度の違いを反 応時間の違いに読みかえて推定を行った。 単一の回分実験においても、 基質が十 分に存在する領域では活性微生物濃度推定の動力学基礎式(4)あるいは(5)を常に 満足している。 したがって、 この領域内で2組の反応時間と基質あるいは生産物 濃度を与えると、 未知数は初期微生物濃度だけとなり、 両者の反応時間を満足す るような初期微生物濃度を一義的に求めることが可能となる。

図4-17に示すように、 実験Bの3つの実験結果について、 各々初期基質濃度の約 30%および約80%に達した時の基質濃度と反応時間を用いて推定を行ったO この 実験Bのデータを用いた推定結果を表4・9に示す。 初期微生物濃度を十分に小さく した実験B-3では、 反復回分実験データから得られた活性微生物濃度および最大 比増殖速度(表4-6)と同様な値が得られた。 しかし、 実験B-1とB・2では、 活性微生 物濃度は高く、 最大比増殖速度は低い値となった。 この推定では、 2点のデータ として各々初期基質濃度の約30%と80%に達した時のデータを用いており、 この 場合、 1点目の時間データのわずかな誤差が推定に大きく影響を及ぼすことが予 想される。 さらに、 2点聞の時間差を十分に取れないために反応時間比が小さく なり、 推定の精度が劣る可能性が考えられる。 このことは、 特に初期微生物濃度

nu nu

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Vial. ^8・1 Vial. 8-2 Vial. 8-3

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[mg-COO/I]

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[mg-COO/I]

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1 00 20σ-300 4005000 Time [hours]

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一司ゅsiz日00/1]

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. ， tよ2= 1 5 [mg-COO/I

ム由ιー...!

100 200 300 400 500 Time [hours]

図4-17 推定に用いた基質濃度と反応時間

第4章 浮遊微生物中の活性微生物量の推定 ^{- 69-}

表4-9 活性微生物濃度および最大比増殖速度の推定結果

soの30%消費 soの80%消費

X。 μm

実験名 反応時間川h] 基質濃度81 反応時間t2 [h] 基質濃度82 [mg-COD/I] [1/day]

[mg-COD/I] [mg・COD/I]

8-1 32 773 105 239 122 0.06

8-2 94 620 199 145 55 0.07

8・3 163 630 283 149 12 0.12

が高い場合に予想、され、 したがって、 この方法を利用する際には、反応時間の選 択方法に十分に注意する必要がある。 これに対する方策として、 初期濃度を高く して、 基質を十分に供給することが考えられるが、 基質阻害領域にまでは高くす ることができないことにも注意する必要がある。

本節で、行ってきた3種類の推定方法では、 最大比増殖速度の推定は、 微生物量 の推定とは完全に独立ではなく、 微生物量が低めに推定されている場合には、 最 大比増殖速度は高い値となることに注意する必要がる。 この点については検討の 余地があるものの、 本方法は、 MPN法などによる計数やアイソトープ18)、 酵素活 性19)等を利用した微生物量推定法に比べ、 簡便でかつ精度が良い方法であり、 活 性量を基礎とした微生物量推定法である。 以上のように、 この動力学的手法は、

微生物でない固形有機物が共存する系内の各微生物群ごとの活性微生物量を推定 するために非常に有効であり、 特に混合培養系を取り扱う微生物処理予測モデル での微生物量の評価手法として役立つものと考えられる。

第4章 浮遊微生物中の活性微生物量の推定 ^{- 70・}

第4節 プロビオン酸を基質とした集積培養微生物中の 活性微生物量の推定

4-1 実験装置および方法 4-1-1 供試集積培養微生物

供試集積培養微生物は、 下水処理場の嫌気性中温消化槽汚泥を植種汚泥として 用い、 有効体積8S0mlの完全混合槽に60mlの基質を1日1回投入するfill&draw方式 で1年以上、 3S0Cで培養したものである。 表4-10に培養に用いた基質の組成およ び装置操作条件を示 表4・10 培養基質組成および装置操作条件

す。 基質には有機源と [基質組成]

してプロピオン酸(HPr) CH3CH2COOH ^10000合

(NH4)2HP04 700 MgCI2t3H20 810

を用い、 他に栄養無機 ^{KCI 750 MgSÜ4・7H20 250}

NH4CI 850 COC12.6H20 18

塩類、 ピタミン供給の ^{FeCb.6H20 420 CaCI2・2H20 150}

NaHCÜ3 4000 K2HP04 4000

ための酵母エキス、 pH Yeast extract 100 [mg/I]

緩衝剤を添加し てい ^{[装置操作条件]}

有効体積[ml] 850

る。 この基質で約300 _{容積負荷滞}[g-COD/I/d] 0.71

日間培養した汚泥を用 ^水理学的_{反応槽温度rC]}^{留時間[d] 14} ₃₅₊₁

いてバイアル回分実験 合:[mg-COD/I]

を行った。

4・1-2 実験装置および条件

上記の集積培養微生物を用いて活性微生物濃度および増殖速度定数の推定のた めのバイアル回分実験を、 3S0Cの恒温振とう培養槽内で行った。 1回目の基質が

第4章 浮遊微生物中の活性微生物量の推定 - 71 -

表4-11 バイアル回分実験の条件

Vial No. 基質の有機源 植種汚泥景 希釈液量 基質量 初期基質濃度

[ml] [ml] [ml] [mg-COD/I]

P HPr

A HAc 5 40 5 1000

消費された後、 再度同ーの基質を添加する反復回分実験である。 表4・11にパイア ル回分実験の条件を示す。2本のバイアルびんを用い、 唯一の有機源としてHPrあ るいは酢酸(HAc)を含む基質を、 それぞれ投与した。 HAc基質を用いたバイアル 回分実験を行った理由は、HPrの分解過程において、 中間代謝産物としてのHAc が生成されることから、 HPrを基質とした集積培養微生物中には酢酸利用メタン 生成細菌も存在するためである。 第2、 3節と同様に、 完全混合槽から採取した汚 泥懸濁液を遠心分離し、 その上澄水40mlを希釈液として用いた(図4-3)。 初期基質 濃度が1000mg-CODjlとなるように濃縮基質をシリンジで注入した後、 経時的に HPr濃度および1IAc濃度、 メタン生成量を測定しt::.o このようにHPrおよび1iAc消 費活性、 メタン生成活性を調べ、 その濃度変化データを用いて酢酸利用メタン生 成細菌あるいはHPrを利用する水素生成酢酸生成細菌の微生物濃度および増殖速 度定数の推定を行ったO バイアル回分実験に用いた濃縮基質の組成は、 Vial No.P(HPr基質)については表4-11に示したものと同様であり、 Vial No.A(HAc基質) については表4-3に示したものと同様である。 希釈水として用いた上澄水中には 緩衝作用が十分にあり、 新たなpHの再調整は不要で、あった。 また、 酸化還元指示 薬としてレサズリン(1mg/l)を添加して、 実験を行った。

第4章 浮遊微生物中の活性微生物量の推定 ^{- 72-}

4-2 水素生成酢酸生成細菌の活性微生物量推定

4-2・1 プロピオン酸を利用する水素生成酢酸生成細菌の増殖収率

反復回分実験から得られるプロピオン酸(HPr)消費活性をもとに、 活性微生物量 および増殖速度定数を推定するためには、 プロピオン酸を利用する水素生成酢酸 生成細菌の増殖収率を知る必要がある。 HPr?子解に伴うメタン生成の化学量論式 およびその反応に関わる微生物群を以下に示す。

CH3CH2COOH + 2H20→CH3COOH + 3H2 + CO2

[水素生成酢酸生成細菌]・・・(17) CH3COOH→C同+C02 [酢酸利用メタン生成細菌]・・・(18)

4H2

C02→CI--4 +

H20 [水素利用メタン生成細菌] ・・・(19)

図4-18にHPrの分解経路を示す。 図中の数字は、 HPrを投入基質とした場合の、

それぞれの中間代謝生産物・最終生産物のCOD収率(投入基質のCODを1.0とする) を意味している。 HPrおよび、HAc、 水素の理論的なCOD換算係数は、 それぞれ 112、 64、 16g-COD/molである。 図4-18において、 2段目に中間代謝生産物、 最下 段に最終生産物を示したo HAcあるいは水素を経由して、 投入したHPrのCOD は、 メタンおよび増殖した3つの微生物群のCODへと転換される。 したがって、

HPrを基質として投入した場合の全微生物群のオパーオールのCOD基準の増殖収 潔は以下のように表わされる。

YxO ⁼ Yxp

+ さ

^(1-

-- +三(1-

.(20)

7

ただし、 Y…全微生物群の増殖収率、 YマHPrを利用する水素生成メタン生成細 菌の増殖収率、 YEa:酢酸利用メタン生成細菌の増殖収率、 Y油:水素利用メタン生成 細菌の増殖収率。

戦払い叫 潟、院議除嶋崎もδ訴時染除替剛δ品開い附

Yxp: HPrを利用する水素生成 メタン生成細菌の増殖収率 Yxa:酢酸利用メタン生成細菌の

増殖収率

Y灼:水素利用メタン生成細菌の 増殖収率

HPr(投入基質)のCOD 1.0

1.0X(1・Yxp)X3X16/112

=3(1- Yxp)/7 1.0X(1・Yxp)X64/112

=4(1- Yxp)/7

3(1- Yxp)(1- Yxh)/7 3(1・Yxp) YxN7

4(1- Yxp)(1- Yxa)/7 4(1- Yxp) Yxa'7

1.0XY将)::::γxp

-1uw'

HPrの分解経路(図中の数字は投入基質のCODを

1.0とした場合のそれぞれの物質のCOD収率)

図4-18

浮遊微生物中の活性微生物量の推定

第4章 ^{- 74-}

式(20)から、HPrを利用する水素生成メタン生成細菌の増殖収率YEP;こついて整 理し直すと、Y

J

YxO -

( ^会

^三

Yxp= iy J内 / l l人.. .(21り) 1-f'+Yy�+之Yvhl

\7 一 7 …!

図4-19に、HPrを基質として用いた実験(Vial No.P)での消費されたHPr濃度と生 このメタンガス量は酢酸および水素を経 成されたメタンガス量との関係を示す。

この直線の傾きと理論的なメタン生成量(0.35ml/

由して生成された全量であり、

mg-COD)との差に相当するCODは全微生物増殖量のCODに転換されたと考えら したがって、全微生物群の増殖収率yxoは0.094(mg-COD/mg-COD)程度で、あ れる。

る。

図4- 20には、HPr集積培養微生物に、HAcを基質として用いたパイアル実験 (Vial No.A)での、 消費されたHAc濃度と生成されたメタンガス量との関係を示 この酢酸消費には、酢酸利用メタン生成細菌のみしか関与していないので、

す。

この直線の傾きと理論的なメタン生成量から、HPr集積培養微生物中に存在する 酢酸利用メタン生成細菌の増殖収率ymは0.049(mg-COD/mg-COD)程度と推定され この増殖収率は、本研究で得られたHAc集積培養微生物と同程度の値であっ

Vial No.P

ムMeth

.6HPr ・ =0.317 [ml/mg-COD]�

nυ

nu

nυ nu

nu

nu qu

司ζ

4E

ごとE}的何回。C悶工目。EtUω%とコEコUU〈

た。

800

Consumed-HPr [mg-COD/I]

消費HPr濃度と生成メタンガス量との 関係(Vial No.P)

。

図4-19

浮遊微生物中の活性微生物量の推定

第4章 - 75-

Vial NO.A

ð.Meth

玄百五z:-=0.333 [ml/mg-COD] 防

nu

nu

nu nu

nu

nu qJv

q'』

噌，

土\一E}ωMwm@CMWZV@E，U22コEコou〈

Consumed-HAc [mg-COD/リ

消費HAc濃度と生成メタンガス量との 関係(Vial No.A)

800

。

図4-20

た(表4-7)。

全微生物群の増殖収率 Y =0.094 と酢酸利 用 メタン生成細菌の増殖収率 ym=0.049を用い、 HPrを利用する水素生成メタン生成細菌の増殖収率Yxpを式(20) より推定した。 ただし、 水素利用メタン生成細菌の増殖収率Y油には文献値である これらの値を式(21)に代入すると、 増殖収率 0.05(mg-CODjmg-COD)20)を用いt::.o

Y

J

ここで得られた値とほぼ一致している。

度であると報告しており、

以下の活性微生物量推定および最大比増殖速度の推定には、 Y F0.05(mg-COD/

プロピオン酸を利用する水素生成酢酸生成細菌の活性微生物量の推定 mg-COD)を用いる。

4-2-2

HPrを利用する水素生成酢酸生成細菌の活性微生物量および最大比増殖速度 を、 本章第3節3-2と悶様に、 式(11)にしたがい反復回分実験結果から推定した。

また、 反};Î5時間tとして、

HPr濃度が初期濃度S。の50%に達した時の時間を用いたO 推定された活性微生物 ここでは、 HPr濃度の経時変化データを用いて推定し、

第4章 浮遊微生物中の活性微生物量の推定

表4-12 活性微生物濃度および最大比増殖速度の推定結果 希釈率 (基質添力.日) 添加基質

No.P (1 回目)

(2回目) HPr _{水素生成酢酸生成細菌} X1 0

---r\j

ぶA

Ti面白γ

酢酸生成メタン生成細菌 X1 0 (2回目)

初期基質濃度80 反応時間t 活性微生物濃度 最大比増殖速度 [mg-COD/I] [hours] Xo [mg-COD/I] μm [1 /day]

923 1 36 24 0.1 2

972 65

91 3 1 61 1 5 0.1 4

957 65

- 76-

濃度X。および最大比増殖速度μmの結果を表4・12に示す。希釈水により初期微生 物濃度は十分に低く抑えられており、1回目と2回目の基質消費における反応時間 比は十分に大きくなっていることから、推定された値の信頼性は高いと考えられ

る。

次に、第3章第2節の式(4)により、HPr濃度の経時変化を計算した。全実験期間 の基質消費カーブへのフイツティングにより、HPrを利用する水素生成酢酸生成 細菌の飽和定数ksは、40(mg-COD/l)程度が最適であると考えられた。バイアル実 験におけるHPr濃度の実測値と計算結果を図4-21に示す。実聯吉果(.)と計算結果 (・・・・・・)とは良く一致しており、このことは、推定された微生物濃度および動力

学定数が妥当であることを示している。 また、水素生成酢酸生成細菌に対して も、本活性微生物量推定手法を適用し得ることが明らかとなった。

本研究の結果と集積培養された印刷用の水素生成メタン生成細菌の増殖速度 定数の文献値21)-お)との比較を行った。表4-13から、本研究で得られたHPr利用の 水素生成メタン生成細菌の飽和定数ksと増殖収率Yxpの値は、(Gujerらのksを除け ば)文献値とおおむね一致している。ここに示した文献値は、純粋培養菌に対す る値ではなく、σIAcおよび日Pr、酪酸の)混合酸あるいはHPrを基質とした集積培 養微生物についての値である。そのため、最大比増殖速度μmの文献値にはば ら つきが認められるようであるが、 本研究で得られた値も含め、 オーダ一的には同

- 77-

浮遊徴生物中の活性微生物量の推定 第4章

50 0

Vial No.P

'.， μm=O.12 [1/day]

・、 Xo=24 [mg-COD/I]

Ks=40 [mg-COD/I]

置、

ら\

ベ 唄

可 ヤ

Time [hours]

HPr濃度の実験結果と計算結果の比較

•

•

•

園

田

園

E ---'11

4 0 0 1000

600

400

200 800 {一\GOO-mE}』止工

1 0 0

。。

図4-21

エネルギ一学的見地からHPrが消費されるため 程度の値が得られている。 また、

には水素分圧が10-4-.. 10-6atmにある必要性が明らかにされており15)，^26)， 'Il)、 この様

な低水素分圧の条件を満足するためには、 水素利用メタン生成細菌との良好な共 したがって、 滞留時間や負荷などのわずかな培養条件の違 生関係が必要である。

いが、 水素生成酢酸生成細菌群と水素利用メタン生成細菌群の共生関係に微妙な 影響を及ぼすことが予想され、 反応槽内に存在する各微生物群の優占種や生物相 このことも、 前述のμmの文献値のばらつきに影 に違いが生じると考えられる。

響しているかもしれない。

推定された増殖速度定数と文献値との比較 温度

[OC] [1/day] [mg-COD/I] [g・VSS/g-COD]

表4・13 実験者

nu O Fu nd25*-伊

A“1A守nJ』Fhd一VH

Hnunununu一げ凡0000一。nua •

15

48 246 40 0.28

0.33 0.15 0.12

RUFD門JFb3333

Chang

Lawrence

Gujer

本論文

- 78-

浮遊微生物中の活性微生物量の推定 第4章

酢酸利用メタン生成細菌の活性微生物量推定 4-3

HPrを基質とした集積培養微生物を用いて、 HAcを添加した反復回分パイアル 実験から、 酢酸利用メタン生成細菌の活性微生物量および最大比増殖速度を推定 した。HPr集積培養微生物中に存在する酢酸利用メタン生成細菌の増殖収率Yxa は、 Vial No.Aにおける消費HAc濃度とメタン生成量の関係(図4-20)から、 0.05(g- これらの値を用 COD/g-COD)とした。推定結果を先ほどの表4-12に示しており、

いて、 式(4)により比生c濃度の経時変化を計算した。全実験期間のHAc消費カーブ この汚泥中の酢酸利用メタン生成細菌の飽和定数ks は25(mg-COD/l)程度で、あると考えられた。パイアル回分実験における比生c濃度の へのフイツティングにより、

測定値と計算結果を図4-22に示す。実験結果(.)と計算結果(・・・・・・)とは良く一致 このことは、 推定された活性微生物濃度および増殖速度定数が妥当で しており、

ここで推定された最大比増殖速度(0.14 l/day)と飽

和定数(25 mg-COD/l)、 増殖収率(0.05 g-COD/g-COD)は、 前節で得られたHAc集積 培妻ミ微生物に対する値や、 純粋培養された酢酸利用メタン生成細菌に対する文献

あることを示している。 また、

値(表4-7)と同程度であっt::.o表4-12や図4-22から明らかなように、 希釈水により

較

『ドレf「LF 果 の 算

計 -- S 斗O

l 、 . E - 叫 験

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同\ 度 、、 貝 、 m T の

、眠、

濃pv

眠 、 AUH

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、 \

- . - o l--

国一 Vial No.A

... μm=O.14 [1/day]

\ Xo=151mg-CO D/11

\.. Ks=25 [mg-COD/I]

-

•

圃

••••

a・

400 800

600

400ト

200

{一\OOO'OE]O〈工

500

。 100

。

図4-22

浮遊微生物中の活性微生物量の推定

第4章 ^{- 79-}

初期微生物濃度は十分に低く抑えられており、 1回目と2回目の基質消費における 反応時間比は十分に大きくなっていることから、 推定されたこれらの値の信頼性 は高いと考えられる。

HPrを添加したパイアル実験(Vial No.P)では、 HPr分解に伴うHAcの生成・蓄積 が観察された。 図4-23に、 Vial No.Pにおける1回目のHPr基質添加後のHPr濃度 (.)とHAc濃度(0)の経時変化を示す。水素生成酢酸生成細菌および酢酸利用メタ

ン生成細菌に対して推定された活性微生物量と増殖速度定数(表4・12)から、 HPrと これらの実験結果と比較した。 式(22) ---- (25) を用いて、 Runge-Kutta法により数値計算を行った。

HAc濃度の経時変化を数値計算し、

dXp _ μmpSp

....4

=

A又目 唱 dXn

竺E=--L--L. .(23 )

dt Yxp ^dt

dXa_μmaS

一一一

dt Ksa+Sa

益=ーム笠ß._企(1四Yxp) 金 . .(25) dt Y xa dt ^{7 ' "r'} dt

T::;)実測値

-.

υ . �計算値

一一一 円 ACJ

Vial No.P

' 弘

、 .

• 、. \

丸、 圃

\ 菌

、 .

1000

800

600

{一\(]OOaOE}O〈工Jt工

400 Time [hours]

HPrを添加した時のHPr、 HAc 濃度の実験結果と計算結果の比較

100 300

。。

図4-23

第4章 浮遊微生物中の活性微生物量の推定 ^{- 80-}

ただし、t:反応時間(hours)、 X:微生物濃度(mg-COD/l)、 S:基質濃度(mg-COD/

1)、 μm.最大比増殖速度O/day)、 yx:増殖収率(g-COD/g-COD)。添字a:酢酸、 p:プロ ピオン酸を示す。

式(22)と(24)は微生物のMonod増殖速度式、 式(23)と(25)は基質の消費速度を意 味する。ただし、 第3章第2節で述べたように、 比死滅速度は比増殖速度に対して 無視できるものとした。 また、 式(25)の右辺第2項はHPr分解に伴うHAcの生成速 度を意味する。図4-23の破線はHPrについて、 実線はHAcについての数値計算結 果である。実験結果と数値計算結果とはおおむね一致しており、 2つのバイアル 実験から得られた活性微生物濃度と増殖速度定数(表4-12)を用いてHPr分解に伴う HAcの蓄積・消費現象を表現できた。この実験結果と数値計算結果との比較から も、 本推定手法の妥当性が確かめられた。 また、 単一基質を用いたバイアル実験 により、 混合培養系においても各微生物群の活性微生物量を推定でき、 その微生 物量を基準とした最大比増殖速度を推定できることが明らかとなった。したがっ て、 混合培養系での微生物処理の水質予測モデルにおける微生物量指標として、

活性微生物量が有効である。

最後に、 推定された活性微生物濃度と実測した微生物濃度の比較を行った。表 4-14にその結果を示す。ここに示した活性微生物濃度は、 希釈する前の懸濁液で の値、 すなわち、 完全混合槽内での濃度である。水素利用メタン生成細菌群につ

表4-14 推定された活性微生物濃度と 実測した総括微生物濃度との比較 [活性微生物濃度]

水素生成酢酸生成細菌群 240 酢酸利用メタン生成細菌群 150

(水素利用メタン生成細菌群 100ワ[mg-COD/I]

[総括微生物濃度指標]

SS (Suspended Solids) 940 VSS (Volatile Suspended Solids) 600

タンパク質濃度 410 [mg/I]

合:理論的な水素生成酢酸生成細菌と水素利用メタン生成細菌との 微生物濃度比1.0:0.41から推定。

第4章 浮遊微生物中の活性微生物量の推定 ^{- 81 -}

いては推定を行っていないので、回r利用の水素生成酢酸生成細菌との理論的な 微生物濃度比0.40:1.0から推定した(図4-18)。 また、 推定された水素生成酢酸生成 細菌と酢酸利用メタン生成細菌の濃度比は1.0:0.63であり、 理論比1.0:0.54と同程 度であった。HPrを基質とした集積培養微生物中の主要な3つの微生物群の活性微 生物濃度合計値は490(mg-COD/l)であり、 COD/VSS比(COD/cell比)は0.82だっ た。 理論的なCODNSS比は1.22であることから、 推定された値は理論値の65%程 度であった。 この ことは、HPr集積培養微生物中にも不活性固形有機物が存在し ている可能性を示唆している。

第4章 浮遊微生物中の活性微生物量の推定 ^{- 82-}

第5節 総括

本章では、 活性微生物量推定のために行うバイアル回分実験手法について検討 した後、酢酸を基質とした集積培養微生物を用いてバイアル回分実験を行った。

この回分実験から得られた基質消費データあるいはメタン生成データを使い、 活 性微生物濃度を推定し、この活性微生物濃度を基準とした最大比増殖速度を求め た。 さらに、 プロビオン酸を基質とした集積培養微生物中に存在する水素生成メ タン生成細菌群および酢酸利用メタン生成細菌群についても、同様に、 活性微生 物濃度と最大比増殖速度を推定した。本章で得られた結果を列記すると以下のよ うである。

A)パイアル回分実験手法に関する検討

1)還元剤である硫化ナトリウムとシステインの添加・無添加により、 菌の活性に 違いが認められた。 また、 有機系の還元剤であるシステインを用いると、 その 分解によりメタン転換率([回収されたメタンのCOD]/[投入基質のCOD])は1.0を 超える。

2)菌が空気に触れないように全ての操作にシリンジを用い、 また、 希釈水として パイアル 中で遠心分離した懸濁液の上澄水を用いることにり、 還元剤を添加し なくても簡単に実装置内と同じ嫌気的環境の設定が可能となる。

3)本パイアル実験手法はメタン生成活性の測定手法として有効で、 かつ簡便な方 法であり、 その再現性も高い。 ただし、 水素生成酢酸生成細菌と水素利用メタ ン生成細菌が共生して存在している系についてバイアル実験を行なう際には、

水素分庄の変化に十分な注意が必要で、ある。

4)正確な生成メタンガス量を評価するには、 サンプリングによる気相体積の増減 や溶存メタン量を考慮する必要がある。 これにより、 COD収支からメタン菌の 増殖収率係数を推定することが可能である。

第4章 浮遊微生物中の活性微生物量の推定 ^{- 83-}

B)酢酸を基質とした集積培養微生物中の活性微生物量の推定

1)集積培養された酢酸利用メタン生成細菌を用いて、 Monod式を基礎とした動力 学的微生物量推定手法の妥当性を検討したところ、 希釈段階に応じた微生物濃 度推定値が得られた。 また、 同時に推定される最大比増殖速度も純粋培養菌で 報告された値と良く一致していた。

2)基質濃度変化だけでなく、 生産物であるメタン蓄積量変化データからも活性微 生物量の推定が可能であることが確認された。 また、 後者の方が分析上の簡便 さから判断して、 より実用的であると考えられる。 メタン生成細菌だけではな く、 対象とする微生物群の電子供与体や受容体または生産物が共存 する微生物 群に対して特異的で、 その増殖収率さえ与えられれば、 この手法は適用可能で あり、 低菌体濃度条件下での対象物質の経時変化を調べることにより、 活性微 生物量を推定可能であると予想される。

3)微生物量指標の1つであるタンパク質濃度と推定された活性微生物濃度の比較 から、 完全混合槽内の集積培養液中にも不活性固形有機物分が存在しているこ とが示唆された。

C)プロピオン酸を基質とした集積培養微生物中の活性微生物量の推定

1)酢酸利用メタン生成菌群とプロピオン酸を利用する水素生成メタン生成細菌群 の共存している系に おいも、 プロピオン酸あるいは酢酸を単一基質として用い たバイアル回分実験を行うことにより、 それぞれの微生物群の活性微生物量お よび最大比増殖速度を推定可能である。

2)それぞれの微生物群の活性微生物量および最大比増殖速度を用いて数値計算を 行ったところ、 プロピオン酸分解に伴って生成される酢酸の蓄積と、 酢酸利用 メタン生成細菌による酢酸の消費傾向を表現することが可能であった。

3)従来から用いられてきた総括微生物量指標と推定された活性微生物濃度の比較 から、 完全混合槽内のプロピオン酸集積培養液中にも不活性固形有機物分が存 在していることが示唆された。

4)混合培養系の微生物処理予測モデルに おける微生物量指標として、 ここで定義 される"活性微生物量"が有効である。

第4章 浮遊微生物中の活性微生物量の推定 ^{- 84-}

以上のように、 単一基質を用いたパイアル回分実験から得られるデータをもと に、 Monod式を基礎とした動力学的微生物量推定式により、 活性微生物量および 最大比増殖速度を推定可能であることが明らかとなった。 この手法は混合培養系 においても適用可能であり、 混合培養系の微生物処理の水質予測モデルにおける 微生物量指標として活性微生物量が有効であることが、 実験的に検証された。

第5章 嫌気性流動床内の付着微生物による 基質分解特性とその活性に関する検討

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