| 研究課題/領域番号 |
18K19880
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| 研究機関 | 秋田県立大学 |
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研究代表者 |
宮田 直幸 秋田県立大学, 生物資源科学部, 教授 (20285191)
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| 研究分担者 |
岡野 邦宏 秋田県立大学, 生物資源科学部, 助教 (30455927)
藤林 恵 九州大学, 工学研究院, 助教 (70552397)
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| 研究期間 (年度) |
2018-06-29 – 2020-03-31
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| キーワード | マンガン酸化細菌 / ウッドルフ鉱 / 坑廃水 / 重金属除去 |
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| 研究実績の概要 |
前年度は、青森県内の旧鉱山坑道内の廃水路におけるマンガン酸化反応について解析した。水路内では黒色のマンガン酸化物が堆積していたが、走査型電子顕微鏡観察および粉末X線結晶回折解析により、マンガン酸化物はナノシート構造をもつバーネス鉱様または含亜鉛マンガン酸化物鉱物であるウッドルフ鉱様で、マンガン酸化物中には亜鉛がマンガンに対するモル比で10～20％含まれていた。坑廃水中の亜鉛イオンはマンガン酸化物への吸着のほか、構造物に取り込まれることで水中から除去されていた。さらに、16S rRNA遺伝子のアンプリコン解析で細菌叢を調査した結果、鉄、硫黄、メタン、窒素化合物の循環に関与すると推察される多様な細菌群及び古細菌群が検出された。マンガン酸化細菌としては、以前に代表者が別の環境試料から分離したU9-1i株とよく一致する配列が検出されたほか、Pedomicrobium属細菌も検出された。
最終年度は、ラボスケールの接触酸化型バイオリアクターを構築して模擬廃水の処理を試みた。坑道内廃水路で採取した堆積物（マンガンスラッジ）を石灰石充填槽に微生物植種源として添加した。これに溶存マンガン及び亜鉛をそれぞれ20 mg/L及び6 mg/L含む模擬坑廃水を18℃で連続通水した。有機物は特に添加しなかったが、水理学的滞留時間（HRT）3日で処理した結果、マンガン、亜鉛ともにほぼ全量が除去された。その後HRTを0.5日まで段階的に減少させ、同時に窒素源無添加で運転を行ったが，マンガン、亜鉛ともに高い除去率が維持された。槽内では上記のマンガン酸化細菌が維持されていた。マンガン酸化細菌は従属栄養性であるため、従来、その利用プロセスでは有機物の供給が必要であったが、本研究によって、特定の有機性基質を添加することなく、マンガン及び亜鉛を継続的に除去する接触酸化プロセスを構築できることが示された。
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