干潟底泥中の硝化・脱窒細菌による内湾沿岸域の水質浄化に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13460107
• Research Institution: Saga University
• Principal Investigator: 瀬口 昌洋 佐賀大学, 農学部, 教授 (20093974)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 神田 康三 佐賀大学, 農学部, 教授 (00117095) ; 加藤 富民雄 佐賀大学, 農学部, 教授 (90109223) ; 加藤 治 佐賀大学, 農学部, 教授 (40038295) ; 田端 正明 佐賀大学, 理工学部, 教授 (40039285)
• Keywords: 底泥 / 無機態窒素 / 硝化・脱窒 / N除去率 / バクテリア / MPN法 / ミカエリス-メンテン式

Research Abstract

最終年度である平成15年度においては、平成13年度、14年度の研究成果を踏まえ、本研究の最終目的である干潟域底泥中の硝化・脱窒過程を活用いた水質浄化法すなわち排水中の無機態窒素化合物の効率的かつ機能的な除去法の開発とその除去装置の設計、試作を行った。次いで提示した除去法の合理性と試作した除去装置の適用性を検証するために、水中の無機態窒素化合物の除去速度や除去率と基質濃度、pH、温度及び含泥率などの律速因子との関連性について実験的に検討、考察した。その結果、明らかにされた主な点を要約すると、次のようになる。
(1)干潟域底泥中の効率的かつ機能的な水浄化作用、すなわちそこに生息するバクテリアの代謝に基づく硝化・脱窒過程の原理を応用した排水中の無機態窒素化合物の除去装置として、大きく3つの要素すなわち排水を貯める上下の水槽、硝化・脱窒過程を担う4段の底泥層及び流水を制御するポンプと制御盤から成る除去装置を設計、試作した。特に底泥層においては、硝化・脱窒作用が効率的に生起するようにするために、酸化的部位と還元的部位がバランスよく共存するように工夫を凝らした。
(2)この装置による排水中の無機態窒素化合物の除去速度や除去率は、底泥層に充填する底質の特性に大きく左右された。すなわち、Nの除去速度や除去率は、一般的に泥質の底質で非常に高く、逆に砂質の底質で大きく低下した。これは、泥質の底質には脱窒細菌の代謝に不可欠な有機物が多く含有されていることや還元的な部位が形成されやすいことなどが大きく左右しているものと推察された。
(3)この装置によるNの除去速度や除去率と排水中のNH_4^+濃度、温度、流水量、底泥層中の含泥量及びpHとの間の関連性が実験的に把握された。特にNの除去速度とNH_4^+濃度及び温度との関係は、ミカエリス-メンテン型関係式により定量的に評価された。
(4)数週間にわたって連続的に実験を行った場合、Nの除去速度や除去率が次第に低下することが確認された。MPN法による底泥中の脱窒菌数の計測の結果、その原因として有機物含有量の低下と底泥層の還元化の進行に伴う菌数の減少が推測された。

Research Products

• [Publications] 瀬口昌洋: "干潟域底泥による水中の無機態窒素化合物の除去特性"水工学論文集. 48. 1297-1302 (2004)
• [Publications] Seguchi M.: "Water Purification and Removal Characteristics of Inorganic Nitrogen in a Tidal Mud Flat"Bull.Fac.Agr.Saga Univ.. 89. 157-168 (2004)
• [Publications] H-R.Kariminiaae-Hamedaani: "Denitrification Activity of the Bacterium Pseudomonas sp.ASM-2-3 Isolated from the Ariake Sea Tideland"J.Biosci.Bioeng.. 97(1). 39-44 (2004)