2017 Fiscal Year Annual Research Report
嫌気性原生動物の機能を活用した都市下水処理UASB法の安定化・高性能化
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17J09970
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
平片 悠河 長岡技術科学大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | 嫌気性原生動物 / UASB法 / 都市下水処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、嫌気性原生動物の機能を活用した都市下水処理UASB法の安定化・高性能化を達成するため、嫌気性原生動物の至適培養条件を解明し、UASB槽内に原生動物を高濃度に保持することで、高い有機物除去率・メタン生成量を達成できる最適運転条件を確立することを目的としている。本年度は、原生動物の生理学的特性を明らかにするために、UASB槽内の原生動物の分離培養を試みた。培養には、Bacteroides sp.、Escherichia coliなどの細菌を基質として使用し、原生動物の培養における補助基質として知られている脂肪酸(オレイン酸及びステアリン酸)、脂質(エルゴステロール及びスティグマステロール)を添加した。培養実験の結果、補助基質として脂質を添加した系ではMetamonada門に属するTrichomitus batrachomrumに近縁な鞭毛虫が、脂肪酸を添加した系ではCiliophora門に属するCyclidium porcatumに近縁な繊毛虫が増殖した。さらに、基質としてE. coli を添加し、Cyclidium sp.の細菌捕食速度とそれによって発生する代謝産物の調査を行った。11日間の培養実験より、全細菌数の減少量からCyclidium sp.の細菌捕食速度を算出すると、Cyclidium sp.一個体当たり、1時間に1.2×103 cellsのE.coliを捕食していたことが明らかとなった。また、代謝産物として酢酸、プロピオン酸などの有機酸とメタンが生成されることが明らかとなった。本実験に用いたCyclidium sp.は細胞内からメタン生成古細菌に特有の補酵素F420由来の自家蛍光が確認されており、Cyclidium sp. 細胞内の共生メタン生成古細菌によってメタンが生成されたと考えられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
嫌気性処理における原生動物の知見は少なく、特にUASB槽内の原生動物種の多くは未培養であり、その生理学的特性も不明なものが多い。そこで本年度では、原生動物の生理学的特性を明らかにするために、UASB槽内の原生動物の分離培養を試みた。細菌を基質とした培養実験により、UASB槽内に生息する嫌気性原生動物種を2種培養することに成功した。また、原生動物の培養には、補助基質として脂質や脂肪酸を添加することが必要であることも明らかとなった。しかし、安定同位体による捕食性、捕食能力調査の実験等は予定して行うことができなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、培養に成功した嫌気性原生動物種に対して、SIP法を用いた捕食性の評価を行う。原生動物に対して、安定同位体によるトレーサー実験を行い、原生動物が実際に微生物を捕食しているかを調査する。また、供給した細菌の除去量や代謝物を調査することで原生動物の捕食能力を把握する。さらに、異なる条件での原生動物の培養実験を行い、最適な生育条件を解明する。具体的には、様々な基質での培養実験を行い、原生動物の最大増殖量、増殖速度、基質消費量の測定を行う。得られた情報を基に、原生動物の高濃度培養に最適な環境条件(温度、pH、ORP[酸化還元電位])、基質(微生物・有機物の種類、基質濃度)、増殖促進因子等を明らかにする。これらの情報をまとめ、UASB槽内の原生動物の詳細な生育条件を解明していく予定である。
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