The Effect of silica for Microorganism in activated sludge and Sulfate reducing
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21K04327
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 22060:Environmental systems for civil engineering-related
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| Research Institution | Gunma National College of Technology |
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Principal Investigator |
宮里 直樹 群馬工業高等専門学校, 環境都市工学科, 准教授 (00435413)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松浦 哲久 金沢大学, 地球社会基盤学系, 准教授 (90771585)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 硫酸塩還元 / シリカ / Bacillus属細菌 / 相互作用 / 活性汚泥 / 無機溶存物質 |
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| Outline of Research at the Start |
硫酸塩還元微生物の働き（硫化水素生成）がシリカ（ケイ酸）によって，どのように抑制されるのか解明することを目的とする．そのため、シリカ添加の人工排水で活性汚泥を馴養し，回分試験による硫酸塩濃度変化や硫化水素の発生状況，および次世代シークエンサーによる微生物叢の解析を行う．また，硫化水素の発生抑制に影響を及ぼすと考えられる活性汚泥中の微生物に由来する抗生物質を高速液体クロマトグラフィーにより検出する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
1．研究目的
計画では連続式を用いる予定であったが，運転管理上の観点より，回分式活性汚泥法による微生物馴養装置を用い，シリカ（ケイ酸）を加えた人工下水（以下，Si系）と加えない人工下水（以下，Blank）による活性汚泥の馴養試験を行った．馴養活性汚泥における硫酸塩還元活性を求めた．一方，シリカ添加により，Bacillus属細菌が増加し，硫酸塩還元活性への影響を報告しているため，同微生物のコロニー培養・計測も行った．さらに次世代シーケンサーを用いた微生物叢の解析を行い，シリカ添加条件における硫酸塩還元に及ぼす影響について検討した．
2．結果と考察，および課題
馴養汚泥の硫酸塩還元菌およびBacillus属細菌：回分式馴養装置において，pHは中性域，TOC除去率は70～90%であった．Siの有無に関わらずBacillus属細菌のコロニー数は1.0×10^5～1.0^6×10程度であった．硫酸塩還元菌数はSi系で大きな変化はなく，Blankでやや減少していた．微生物叢解析では門レベルで違いは確認されなかったが，属レベルで，Rheinheimera属に違いが確認できた．R系汚泥の回分試験を実施し，硫酸塩濃度の分析を行い，減少速度を硫酸塩還元活性として求めた．R系汚泥で基質へのSi添加に関わらず，約0.1 mgSO4/gMLSS・h程度であった．馴養汚泥を用いた場合の硫酸塩還元活性は，Si系で約0.21 mgSO4/gMLSS・h，Blankで約0.16mgSO4/gMLSS・hであった．大きな差は認められず，硫化水素の発生も同様の傾向であった．基質に添加するSi(ケイ酸)濃度や活性汚泥の馴養期間など，実験条件で検討すべき部分が多く，継続した実験が必要であるとの結論になった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究課題では，前橋市のR処理場活性汚泥（以下R系汚泥）を使用し，容量500mlのPET製容器を用いて初期汚泥濃度がMLSS=2,000mg/Lで実施している．ペプトンを主とした基質に，オルトケイ酸ナトリウムをケイ素源として添加(Si=100mg/L)し，20℃の恒温槽内にて馴養した．馴養装置におけるの不具合による中断などもあったが，2系列4回の馴養試験を行うことができ，おおむね予定通りに実施できたと考えている．処理槽のpH，溶存酸素濃度を適宜計測し，流入水・処理水のTOC(島津製作所,TOC-V), 陰イオン濃度(ISA300,東亜DKK)の計測，馴養汚泥中のBacillus属細菌数のコロニー培養・計測，硫酸塩還元細菌のMPN法による計測も同様である．しかし， DNA抽出キットの種類を変更したことにより，微生物叢解析（Miseq解析）においてやや遅れが生じてしまった．また，一部の馴養汚泥からDNA抽出ができず，Miseq解析自体ができない系列も存在していた．次年度，より詳細に実験計画を詰める必要があると考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
1．活性汚泥馴養試験の継続：連続式の馴養装置に変更し，令和3年度と同様の組成である人工下水（ケイ酸（ケイ酸ナトリウムを添加したもの）を使用して活性汚泥を馴養する。その後，馴養した活性汚泥中に存在する硫酸塩還元微生物やBacillus属細菌等について動態変化を調査する。この実験においても，馴養した活性汚泥による嫌気条件の回分試験を実施し，硫酸塩濃度の減少速度（硫酸塩還元活性）を回分試験により確認する．また発生する硫化水素の濃度を北川式検知管により簡易型に計測する．硫酸塩還元細菌の菌数やBacillus属のコロニー数と比較し，ケイ酸などの無機物質添加による硫化水素の発生状況を調べる。
2．活性汚泥の菌叢解析：連続室内実験装置により馴養された活性汚泥より定期的に試料からDNAを抽出し，金沢大学（共同研究者）にて次世代シーケンサー（Miseq解析）による活性汚泥中の微生物叢解析を実施する．なお，Bacillus属細菌には，他の微生物を死滅または活動を抑制すると考えられる抗生物質(iturin A)を分泌することが知られている。この物質が硫酸塩還元細菌の活動を抑制することにより硫化水素の発生を抑えている可能性が考えられるため，高速液体クロマトグラフィーを用いて，分泌される抗生物質の検出を試みる．
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
