嫌気性生物ろ床における排水からの窒素除去機構

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1 嫌気性生物ろ床における排水からの窒素除去機構
水環境工学研究室4年　　喜成悠希子

2 背景 閉鎖性水域における富栄養化 湖沼や内海で栄養塩類濃度が上昇 流入段階での栄養塩類除去 ↓ 赤潮や青潮の発生、水質の悪化など 対策 青潮

3 窒素除去プロセス 硝化・脱窒プロセス N2 NO3 NO2 NH4 NO3 硝化 脱窒 Anammoxプロセス NH4+ N2 Ｏ2
アンモニア酸化菌 亜硝酸酸化菌 脱窒細菌 NO3 N2 NH4 NO2 NO3 有機物 O2 O2 硝化 脱窒 Anammoxプロセス 排水中の窒素除去法は硝化→脱窒。大量の酸素と有機物が必要で費用とエネルギーが大きい。 新たな除去法の開発。 NH4+ Anammox細菌 アンモニア酸化細菌 N2 Ｏ2 NO2-

4 嫌気無酸素好気生物ろ過装置の運転 嫌気槽で 　　・硫酸塩濃度の減少 　　・有機物濃度の減少 　　・アンモニア性窒素の減少 新たな窒素除去プロセスの可能性

5 嫌気条件下における窒素除去機構を明らかにする
目的 嫌気条件下における窒素除去機構を明らかにする 嫌気性ろ床装置の運転による窒素除去確認 回分実験による窒素除去機構の検討 微生物群集解析による反応関与微生物の探索

6 連続実験 グラニュール：微生物の塊 Run 1→窒素除去の確認 Run 2,3→滞留時間およびグラニュールの影響の検討 採水ポイント
2h 4h Run 1 3-6h グラニュール：微生物の塊 　 Run 1→窒素除去の確認 Run 2,3→滞留時間およびグラニュールの影響の検討

7 水質分析結果 Run 1 TN TOC TOC Run 2,3 TN

8 水質分析結果 Run 1 DOC DN Run 2,3 DN DOC

9 水質分析結果 Run 1 SO42- TN Run 2,3 SO42- TN

10 窒素,有機物,硫酸塩還元の除去速度の関係

11 様々な基質や条件を試したが、明確な結果を得られず
回分実験 嫌気性ろ床内の微生物を用いて回分実験 様々な基質や条件を試したが、明確な結果を得られず 回分実験の様子 基質条件

12 微生物群集解析 装置内の生物膜からDNA抽出 dsr遺伝子をターゲットとしたNested PCR-DGGE法 ゲルの切り出し シークエンス
電気泳動 装置内の生物膜からDNA抽出 SO42- APS ATPスルフリラーゼ ATP PPi SO32- 2 e- AMP 還元酵素 H2S 亜硫酸還元酵素(dsr) 6 e- 硫酸塩還元反応（異化型硫酸還元） dsr遺伝子をターゲットとしたNested PCR-DGGE法 切り出し ゲルの切り出し PCR 1回目 dsr ABをコードした 約1.9kbpのDNA断片の増幅 dsr Bをコードした 約350bpのDNA断片の増幅 PCR 2回目 dsr ABの内側 の塩基配列 Nested PCR-DGGE法 シークエンス 相同性検索

13 3 2 1 4 マーカー 炭素繊維 グラニュール 微生物群集解析結果 炭素繊維とグラニュールでは硫酸塩還元細菌の優占種が異なる

14 まとめ 連続実験 微生物群集解析 嫌気性ろ床装置では炭素繊維に付着した生物膜によって窒素除去が進行している
窒素除去は季節や水温、滞留時間に関係なく進行している 有機物除去速度、窒素除去速度、硫酸塩還元速度の間には関連性がある 微生物群集解析 炭素繊維とグラニュールでは硫酸塩還元菌の菌叢が異なっていた

15 ご清聴ありがとうございました

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