(57)【要約】【課題】本発明は、硝化菌の増殖速度を増加するための新規培養方法、および培養装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、培養液のｐＨを調節することを含む硝化菌の培養方法において、培養液のｐＨ低下を調整する際に、ｐＨ調整用のアルカリ液の添加に連動させてアンモニア液を培養液に添加することを特徴とする培養方を提供する。また、本発明は、前記硝化菌の培養方法、であって、前記培養液に添加するアルカリ液のＯＨ−イオンとアンモニア液のＮＨ４＋−Ｎ（アンモニア態窒素）のモル比が、ＯＨ−：ＮＨ４＋−Ｎ＝２：１〜１．５：１の範囲であることを特徴とする培養方法を提供する。さらに、本発明は、前記硝化菌の培養方法であって、前記培養液中の亜硝酸イオン（ＮＯ２−）の濃度を連続的に測定し、亜硝酸イオンの蓄積量が設定量を超えた場合にアンモニアの供給を停止することを特徴とする培養方法を提供する。さらに、本発明は上記方法を利用した培養装置を提供する。【選択図】　　図２
2004097149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
培養液のｐＨ低下を調節することを含む硝化菌の培養方法において、前記培養液のｐＨ低下を調整する際に、ｐＨ調整用のアルカリ液の添加に連動させてアンモニア液を培養液に添加することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の硝化菌の培養方法であって、前記培養液に添加するアルカリ液のＯＨ−イオンとアンモニア液のＮＨ４＋−Ｎ（アンモニア態窒素）のモル比が、ＯＨ−：ＮＨ４＋−Ｎ＝２：１〜１．５：１の範囲であることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の硝化菌の培養方法であって、前記培養液中の亜硝酸イオン（ＮＯ２−）の濃度を連続的に測定し、亜硝酸イオンの蓄積量が設定量を超えた場合にアンモニアの供給を停止することを特徴とする方法。
【請求項４】
硝化菌を培養する培養液を収容するための培養容器と、前記培養液のｐＨを制御するためのｐＨコントローラと、前記ｐＨコントローラを介してｐＨを調整するためのアルカリ液およびアンモニア液のタンクとを備えた硝化菌の培養装置であって、前記培養液のｐＨ低下を調整する際に、ｐＨ調整用のアルカリ液の添加に連動させてアンモニア液を培養液に添加する手段を備えたことを特徴とする培養装置。
【請求項５】
請求項４に記載の硝化菌の培養装置において、さらに前記培養液の亜硝酸イオン濃度を制御するための制御信号発生器を備えたことと、前記培養液中の亜硝酸イオン（ＮＯ２−）の濃度を連続的に測定して、亜硝酸イオンの蓄積量が設定量を超えた場合にアンモニアの供給を停止する手段を備えたこととを特徴とする培養装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の硝化菌の培養装置であって、前記培養液に添加するアルカリ液のＯＨ−イオンとアンモニア液のＮＨ４＋−Ｎ（アンモニア態窒素）のモル比が、ＯＨ−：ＮＨ４＋−Ｎ＝２：１〜１．５：１の範囲であることを特徴とする培養装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排水およびし尿の窒素処理に使用するための硝化菌の培養方法および培養装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の排水処理設備、し尿処理設備、発電所または水棲生物の飼育装置から発生するアンモニアを含有する排水を処理する施設などでは、生物を利用した硝化脱窒方法が広く適用されている。排水にアンモニアが含まれている場合、排水中のアンモニアは、硝化菌（アンモニア酸化細菌、亜硝酸酸化細菌）の働きにより、下記の式（１）、式（２）の反応によって硝酸イオンにまで酸化される。
【０００３】
ＮＨ４＋→＋　１．５Ｏ２　→　ＮＯ２−　＋　Ｈ２Ｏ　＋　２Ｈ＋　…式（１）
ＮＯ２−→＋　０．５Ｏ２　→　ＮＯ３−　　　　　　　　　　…式（２）
式（１）および式（２）から明らかなように、硝化反応はＮＨ４＋１モル当たり２モルの割合で酸（Ｈ＋）を生成し、反応の進行にしたがってｐＨの低下を伴う反応である。
【０００４】
通常、式（１）の反応は、アンモニア酸化細菌によって行われ、式（２）の反応は亜硝酸酸化細菌によって行われている。アンモニア酸化細菌は、式（１）の反応から、また、亜硝酸酸化細菌は、式（２）の反応から、増殖に必要なエネルギーを獲得して炭酸固定を行う独立栄養細菌であるが、いずれの反応も、得られるエネルギーが少ないため、これらの細菌は、大腸菌などの従属栄養細菌と比べて増殖速度が遅い。
【０００５】
硝化菌を廃水などの浄化に利用するためには、まず、それらの硝化性能を発揮させるだけの菌量を確保しなければならない。しかし、上述のように、硝化装置内で硝化性能を充分に発揮するだけの硝化菌量が増えるには長時間を要し、硝化菌を利用した窒素処理装置は初期の立上げに数ヶ月が必要であった。
【０００６】
従来の硝化菌の培養方法では、一定量の基質（アンモニア）の添加によって増殖が開始され、基質を消費した段階で増殖が停止する。例えば、初発菌数１×１０７ｃｅｌｌ／ｍｌの細菌を基質（アンモニア）濃度２００ｍｇ−Ｎ／Ｌの培養液で培養すると、５日前後で基質を消費し、１×１０８ｃｅｌｌ／ｍｌの培養液を得ることができる。一般に、培養後の菌濃度は消費基質量に比例するため、初発基質量を増やせば高濃度の菌体を得られることになる。しかし、硝化菌は基質であるアンモニアによって増殖阻害を受ける事が知られており、初発基質濃度を数百ｍｇ−Ｎ／Ｌ以上に上げることは困難である。このため、基質の消費具合を確認しながら基質を添加する方法がとられているが、分析に手間がかかる上、基質の最適添加量の予測が困難で、添加量に過不足が生じる危険性が高くなるといった問題があった。たとえば、基質が過剰に与えられた場合、やがて培養液中に高濃度の基質が蓄積し、増殖阻害を引き起こして培養系が破綻することになる。逆に、基質が不足した場合は、培養期間に見合った増殖が期待できなくなる。
【０００７】
このような事情に鑑み、培養状態の基質の添加を最適に、しかも自動的に行う方法、および装置の開発が望まれていた。
【０００８】
また、硝化菌の培養において、２種類の菌の培養バランスが崩れた場合、培養液中に亜硝酸イオンが蓄積することが知られている。本発明者らは、亜硝酸イオンの存在に比例してアンモニア酸化細菌（Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ　ｓｐ．　ＦＥＲＭ　Ｐ−１２５５５）のアンモニア酸化活性が低下し、亜硝酸酸化細菌（Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ　ｓｐ．　ＦＥＲＭ　Ｐ−１２５５６）も２００ｍｇ−Ｎ／Ｌ以上の亜硝酸イオンの存在により亜硝酸酸化活性が低下することを見出した。これらの酸化活性の低下は、菌の生育の低下に繋がることから、培養液中の亜硝酸イオンの蓄積が硝化菌の培養に好ましくないことは明らかである。このような場合、培養液中の亜硝酸イオンの濃度を連続的に測定し、亜硝酸イオンの蓄積が見られた時にアンモニアの供給を停止させれば、それ以上の亜硝酸イオンが蓄積することを防ぐことができ、生育低下を最小限に抑制することが可能であると考えられる。このような措置により、亜硝酸イオンの蓄積を抑えれば、蓄積した亜硝酸イオンはやがて亜硝酸酸化細菌の働きによって消費されるので、再びアンモニアを供給して、培養を継続することが可能となると考えられる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−１８７２７２号公報（第２頁、２８−４４行）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記知見に基づいて、本発明は、硝化菌の増殖速度を増加するための新規培養方法、および培養装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、アンモニア液の添加をｐＨ調整用アルカリ液の添加に同調させるとアンモニア液を過不足なく添加可能となること、および亜硝酸イオンの蓄積が硝化菌の増殖に悪影響を与えることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明は、培養液のｐＨ低下を調節することを含む硝化菌の培養方法であって、前記培養液のｐＨ低下を調整する際に、ｐＨ調整用のアルカリ液の添加に連動させてアンモニア液を培養液に添加することを特徴とする培養方法を提供する。
【００１３】
また、本発明は、前記硝化菌の培養方法であって、前記培養液に添加するアルカリ液のＯＨ−イオンとアンモニア液のＮＨ４＋−Ｎ（アンモニア態窒素）のモル比が、ＯＨ−：ＮＨ４＋−Ｎ＝２：１〜１．５：１の範囲であることを特徴とする培養方法を提供する。
【００１４】
さらに、本発明は、前記硝化菌の培養方法であって、前記培養液中の亜硝酸イオン（ＮＯ２−）の濃度を連続的に測定し、亜硝酸イオンの蓄積量が設定量を超えた場合にアンモニアの供給を停止することを特徴とする培養方法を提供する。
【００１５】
本発明は、上記方法を利用した培養装置も提供する。
【００１６】
すなわち、本発明は、硝化菌を培養する培養液を収容するための培養容器と、前記培養液のｐＨを制御するためのｐＨコントローラと、前記ｐＨコントローラを介してｐＨを調整するためのアルカリ液およびアンモニア液のタンクとを備えた硝化菌の培養装置であって、前記培養液のｐＨ低下を調整する際に、ｐＨ調整用のアルカリ液の添加に連動させてアンモニア液を培養液に添加する手段を備えたことを特徴とする培養装置を提供する。
【００１７】
また、本発明は、前記培養装置において、さらに前記培養液の亜硝酸イオン濃度を制御するための制御信号発生器を備えたことと、前記培養液中の亜硝酸イオン（ＮＯ２−）の濃度を連続的に測定して、亜硝酸イオンの蓄積量が設定量を超えた場合にアンモニアの供給を停止する手段を備えたこととを特徴とする培養装置を提供する。
【００１８】
さらに、本発明は、前記培養装置であって、前記培養液に添加するアルカリ液のＯＨ−イオンとアンモニア液のＮＨ４＋−Ｎ（アンモニア態窒素）のモル比が、ＯＨ−：ＮＨ４＋−Ｎ＝２：１〜１．５：１の範囲であることを特徴とする培養装置を提供する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図、および実施例により詳細に説明する。
【００２０】
本発明の方法は、培養液のｐＨ低下を調整する際に、ｐＨ調整用のアルカリ液の添加に連動させてアンモニア液を培養液に添加することを特徴とする。
【００２１】
式（１）および式（２）から明らかなように、硝化反応はＮＨ４＋１モル当たり２モルの割合で酸（Ｈ＋）を生成し、反応の進行にしたがってｐＨの低下を伴う反応である。従って、培養液のｐＨを硝化菌の培養に適したｐＨの範囲において維持するためには、ＮＨ４＋１モル消費するごとに２モルの割合でＯＨ−を添加して、生成した酸（Ｈ＋）を中和すればよいことになる（実際には、この比率は培地の組成によって多少異なることがある）。この時、ＯＨ−の添加に同調させて、ＮＨ４＋を添加し、ｐＨの調整とともに消費されたＮＨ４＋が補填されるようにすると、菌の増殖に応じてｐＨの調節頻度すなわち、基質の添加頻度も増減することとなり、硝化菌の増殖状態に応じた過不足のない基質の添加が可能となる。
【００２２】
前記硝化菌を培養する際に適したｐＨは、ｐＨ６．５−９．０の範囲であり、好ましくは、ｐＨ７．５−８．０の範囲である。前記ｐＨ調整は、いずれのアルカリ液を使用して行ってもよいが、たとえばＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）２などの水溶液を使用すればよい。具体的には、前記アルカリ液は、たとえば１ｍｏｌ／Ｌの濃度のＮａＯＨ水溶液を使用すればよい。
【００２３】
上記ｐＨ調整のために培養容器へ供給するアルカリ液量を適切な量に調整するには、たとえば、培養液のｐＨをｐＨメーターで測定し、生成した酸（Ｈ＋）を中和する量のアルカリ液を添加すればよい。このとき、ＯＨ−の添加に同調させてＮＨ４＋を添加し、ｐＨの調整をするとともに、消費されたＮＨ４＋が補填されるようにすればよい。添加するアルカリ液のＯＨ−イオンとアンモニア液のＮＨ４＋−Ｎ（アンモニア態窒素）のモル比は、好ましくは、ＯＨ−：ＮＨ４＋−Ｎ＝２：１（理論値）〜１．５：１の範囲である。本発明に使用するアンモニア液としては、たとえば、ＮＨ４Ｃｌ、（ＮＨ４）２ＳＯ４などの水溶液がある。使用するアンモニア液の濃度の例としては、たとえば、アルカリ液として１ｍｏｌ／ＬのＮａＯＨ水溶液を使用する場合、１．３ｍｏｌ／Ｌの（ＮＨ４）２ＳＯ４水溶液を使用すればよい。
【００２４】
また、前記ｐＨの制御にｐＨコントローラを使用することにより、ｐＨ調整、基質添加、および添加頻度を自動制御することが可能となり、菌の増殖が遅滞なく進むようになる。
【００２５】
ここで、本発明に使用する硝化菌は、分類学上いずれの属に属するものでも良く、淡水性、海水性、汽水性のいずれの硝化菌であってもよい。また、前記硝化菌は、純粋分離されていることが好ましいが、他の微生物との混合培養系であってもよい。
【００２６】
本発明の方法は、さらに、前記培養液中の亜硝酸イオン（ＮＯ２−）の濃度を連続的に測定し、亜硝酸イオンの蓄積量が設定量を超えた場合にアンモニアの供給を停止することを特徴とする。図４及び図５に示したようにアンモニア酸化細菌（Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ　ｓｐ．　ＦＥＲＭ　Ｐ−１２５５５）は亜硝酸イオンの存在に比例してアンモニア酸化活性が低下し，亜硝酸酸化細菌（Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ　ｓｐ．　ＦＥＲＭ　Ｐ−１２５５６）も２００ｍｇ−Ｎ／Ｌ以上の亜硝酸イオンの存在により亜硝酸酸化活性が低下してしまう。これを防止するためには、培養液中の亜硝酸イオンの濃度を連続的に測定し、亜硝酸イオンの蓄積が見られた時にアンモニアの供給を停止させ、それ以上の亜硝酸イオンが蓄積することを防げばよい。このような措置によって亜硝酸イオンの蓄積を抑えれば、蓄積した亜硝酸イオンは、やがて亜硝酸酸化細菌の働きにより消費されるので、再びアンモニアを供給して培養を継続すればよい。
【００２７】
具体的には、前記設定量を前記培養液中の亜硝酸イオンが硝化菌の増殖に大きな影響を与える濃度（通常はアンモニア酸化細菌への影響を重視し，１０−５０ｍｇ／Ｌとすることが好ましい）として、この設定量に達したら、上述のアルカリ液及びアンモニア液の供給を停止させ、アンモニア酸化細菌の働きによるアンモニアからの亜硝酸の発生を抑えればよい。この措置により培養液中の亜硝酸イオンの増加が抑制されることとなる。前記培養液中の亜硝酸イオンの濃度を計測するためには、たとえば、亜硝酸イオン電極で培養液中の亜硝酸イオンを計測すればよい。また、亜硝酸イオン濃度の制御に制御信号発生器を使用すれば、アルカリ液およびアンモニア液の供給を調整して（亜硝酸イオンの蓄積量が設定量に達したら制御信号発生機からアルカリ液およびアンモニア液の供給を制御するｐＨコントローラに停止信号を送り、亜硝酸イオンの蓄積が解消した時点で、制御信号発生機からの停止信号を解除する）、亜硝酸イオン濃度を制御することができる。
【００２８】
また、本発明の培養装置は、上記培養方法を実施するための装置である。図２は、培養液のｐＨ低下を調整する際に、ｐＨ調整用のアルカリ液の添加に連動させてアンモニア液を培養液に添加する手段を備えた培養装置の具体的構成の一実施例を例示したものである。図２に示すように、該装置は、攪拌羽２およびブロア９を備えた硝化菌を培養するための培養容器１と、前記培養液中のｐＨを測定するためのｐＨ電極３と、前記測定したｐＨに基づいてｐＨを制御するためのｐＨコントローラ８と、前記ｐＨコントローラ８によって制御されるアンモニア液供給ポンプ６、およびアルカリ液供給ポンプ７を介してアンモニア液、およびアルカリ液をそれぞれ供給するためのアルカリ液タンク５、およびアンモニア液タンク４とを備えた硝化菌の培養装置であって、前記培養液のｐＨ低下を調整する際に、ｐＨ調整用のアルカリ液の添加に連動させてアンモニア液を培養液に添加する手段を備えたことを特徴とする培養装置である。
【００２９】
攪拌羽２およびブロア９を備えた培養容器１内において、前培養物（表１の培地を用いて２８℃、１２０ｒｐｍの条件で硝化菌を振盪培養したもの）４００ｍｌを表１の組成から（ＮＨ４）２ＳＯ４を除いた培地（４Ｌ）を含む培養容器に植種し、２８℃、１２０ｒｐｍで培養する。上記したとおり、前記培養液のｐＨは、たとえば１ｍｏｌ／ＬのＮａＯＨ水溶液をアルカリ液として使用してｐＨ７．８に制御する。また、アンモニア液には、たとえば１．３ｍｏｌ／Ｌの（ＮＨ４）２ＳＯ４水溶液を使用する（この時のＯＨ−：ＮＨ４＋−Ｎはおよそ１．５：１となる）。
【００３０】
培養により、基質であるアンモニアが消費されると、これに伴い酸（Ｈ＋）が生成されてｐＨが変化することとなる。このｐＨの変化を検出したｐＨコントローラ８が、アルカリ液タンク５からアルカリ液（ＯＨ−）を供給して、適切なｐＨに調整する。このアルカリ液の供給に同調させてアンモニア液タンクからアンモニア液４を培養液に供給して基質（ＮＨ４＋）が補充されるようにすると、菌の増殖に応じてｐＨの調節頻度、すなわち基質の添加頻度も増減することとなり、硝化菌の増殖状態に応じた過不足のない基質の添加が可能となる。このとき、培養液に添加するアルカリ液のＯＨ−イオンとアンモニア液のＮＨ４＋−Ｎ（アンモニア態窒素）のモル比は、ＯＨ−：ＮＨ４＋−Ｎ＝２：１〜１．５：１の範囲であることを特徴とする培養装置であることが好ましい。
【００３１】
また、前記培養装置は、さらに前記培養容器内の亜硝酸イオン濃度を制御するための制御信号発生器を備えた培養装置であって、前記培養液中の亜硝酸イオン（ＮＯ２−）の濃度を連続的に測定して、亜硝酸イオンの蓄積量が設定量を超えた場合にアンモニア液の供給を停止する手段を備えたことを特徴とする培養装置であることが好ましい。
【００３２】
図６は、培養液中の亜硝酸イオンの濃度を計測し、アンモニア液の供給を制御するための培養装置の構成を例示したものである。
【００３３】
図２で示した培養装置を用いて培養を行う際に、亜硝酸イオン電極１０で培養液中の亜硝酸イオンを計測する。培養液中の亜硝酸イオンが設定量に達したら、制御信号発生機１１からアルカリ液およびアンモニア液の供給を制御するｐＨコントローラ８に停止信号を送り、アルカリ液およびアンモニア液の供給が停止される。この措置により、アンモニア酸化細菌の働きによるアンモニアからの亜硝酸の発生が抑えられ、培養液中の亜硝酸イオンの増加が抑えられる。
【００３４】
亜硝酸イオンの蓄積が解消した時点で、制御信号発生機１１からの停止信号が解除され、ｐＨコントローラ８を介したアルカリ液およびアンモニア液の供給が再開され、培養が継続される。
【００３５】
【実施例】
以下、本発明を実験例により具体的に説明するが、この実施例は本発明を限定するものではない。
【００３６】
実施例１
ｐＨを指標とした基質添加の制御による高濃度の硝化菌培養
アンモニア酸化細菌（Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ　ｓｐ．　ＦＥＲＭ　Ｐ−１２５５５）および亜硝酸酸化細菌（Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ　ｓｐ．　ＦＥＲＭ　Ｐ−１２５５６）の混合物を表１の培地を用いて２８℃、１２０ｒｐｍの条件で振盪培養した。得られた混合培養物（前培養物）２０ｍｌを表１の培地（２００ｍｌ）を含む三角フラスコに植種し、２８℃、１２０ｒｐｍ、初発菌数１×１０７ｃｅｌｌ／ｍｌの条件で培養を開始した。
【００３７】
【表１】
2004097149.tif 000003
【００３８】
培養液のｐＨを経時的に測定し、低下が止まった段階で、アルカリ液を用いてｐＨ７．８に調整した。この時、添加したアルカリ液と等量のアンモニア液を培地に添加し、培養を継続し、この操作を繰り返した。
【００３９】
アルカリ液としては、１ｍｏｌ／ＬのＮａＯＨ水溶液を、また、アンモニア液は、１．３ｍｏｌ／Ｌの（ＮＨ４）２ＳＯ４水溶液を使用した。この時のＯＨ−：ＮＨ４＋−Ｎはおよそ１．５：１である。
【００４０】
この結果、図１に示したように、ｐＨを指標とした基質添加の制御により、１０９ｃｅｌｌ／ｍｌを超える高濃度の硝化菌培養液を短期間に得ることができた。
【００４１】
同様にＯＨ−：ＮＨ４＋−Ｎを変えて培養したところ、２：１（理論値）を超える比率（３：１、４：１、・・・）では基質消費によるｐＨの変動が少なすぎて基質、アルカリ共に添加がされなくなって培養が停止し、逆にＯＨ−：ＮＨ４＋−Ｎが１：１以下（１：２、１：３・・・）の場合には、アルカリ供給が追いつかないため、培養液のｐＨが低下し、培養が停止した。
【００４２】
以上の結果より、ＯＨ−：ＮＨ４＋−Ｎは２：１−１：１の範囲が最適であることが明らかとなった。
【００４３】
実施例２
ｐＨコントローラによるｐＨ調整と基質添加を同時に自動制御する装置を使用した硝化菌の培養
図２は、ｐＨコントローラにより、ｐＨ調整と基質添加を同時に自動制御する培養装置の一例である。
【００４４】
実験は以下の通りに行った。
【００４５】
アンモニア酸化細菌（Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ　ｓｐ．　ＦＥＲＭ　Ｐ−１２５５５）および亜硝酸酸化細菌（Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ　ｓｐ．　ＦＥＲＭ　Ｐ−１２５５６）の混合物を表１の培地を用いて２８℃、１２０ｒｐｍの条件で振盪培養した。得られた混合培養物（前培養物）４００ｍｌを表１の組成から（ＮＨ４）２ＳＯ４を除いた培地（４Ｌ）を含む培養容器に植種し、２８℃、１２０ｒｐｍ、初発菌数１×１０７ｃｅｌｌ／ｍｌの条件で培養を開始した。
【００４６】
培養液のｐＨは、アルカリ液として、１ｍｏｌ／ＬのＮａＯＨ水溶液を使用して、ｐＨ７．８に制御した。また、アンモニア液は、１．３ｍｏｌ／Ｌの（ＮＨ４）２ＳＯ４水溶液を使用した。この時のＯＨ−：ＮＨ４＋−Ｎはおよそ１．５：１である。
【００４７】
この結果、図３に示したように、ｐＨコントローラによって基質添加の制御を自動化したことにより、１０９ｃｅｌｌ／ｍｌを超える高濃度の硝化菌培養液を短期間に簡便に得ることが可能となった。
【００４８】
実施例３
アンモニア酸化細菌（Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ　ｓｐ．　ＦＥＲＭ　Ｐ−１２５５５）および亜硝酸酸化細菌（Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ　ｓｐ．　ＦＥＲＭ　Ｐ−１２５５６）の活性に対する亜硝酸イオンの影響
図４および図５はアンモニア酸化細菌（Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ　ｓｐ．　ＦＥＲＭ　Ｐ−１２５５５）および亜硝酸酸化細菌（Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ　ｓｐ．　ＦＥＲＭ　Ｐ−１２５５６）の活性に対する亜硝酸イオンの影響を示す図である。
【００４９】
実験は以下の通りに行った。
【００５０】
アンモニア酸化細菌（Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ　ｓｐ．　ＦＥＲＭ　Ｐ−１２５５５）を表１の培地を用いて２８℃、１２０ｒｐｍの条件で振盪培養した。得られた培養物２０ｍｌを表１の組成に亜硝酸態窒素（ＮＯ２−Ｎ）として，０，１００，２００，４００・・・ｍｇ／ＬとなるようにＮａＮＯ２を加えた培地（２００ｍｌ）を含む培養容器に植種し，２８℃、１２０ｒｐｍ、初発菌数１×１０７ｃｅｌｌ／ｍｌの条件で培養を開始した。
【００５１】
培養中のアンモニア態窒素（ＮＨ４−Ｎ）の減少量からアンモニア酸化活性（ｍｇ−ＮＨ４−Ｎ／Ｌ／ｈｒ）を算出した結果，図４に示したように，培養液中の亜硝酸態窒素（ＮＯ２−Ｎ）の濃度の増加に伴って　アンモニア酸化細菌（Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ　ｓｐ．　ＦＥＲＭ　Ｐ−１２５５５）のアンモニア酸化活性が低下する事が明らかとなった。
【００５２】
同様に，硝酸酸化細菌（Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ　ｓｐ．　ＦＥＲＭ　Ｐ−１２５５６）を表１の組成から（ＮＨ４）２ＳＯ４を除き，ＮａＮＯ２を１．０ｇ／Ｌ加えた培地を用いて２８℃、１２０ｒｐｍの条件で振盪培養した。得られた培養物２０ｍｌを表１の組成の組成から（ＮＨ４）２ＳＯ４を除き，亜硝酸態窒素（ＮＯ２−Ｎ）として，０，１００，２００，４００・・・ｍｇ／ＬとなるようにＮａＮＯ２を加えた培地（２００ｍｌ）を含む培養容器に植種し，２８℃、１２０ｒｐｍ、初発菌数１×１０７ｃｅｌｌ／ｍｌの条件で培養を開始した。
【００５３】
培養中の亜硝酸態窒素（ＮＯ２−Ｎ）の減少量から亜硝酸酸化活性（ｍｇ−ＮＯ２−Ｎ／Ｌ／ｈｒ）を算出した結果，図５に示したように，培養液中の亜硝酸態窒素（ＮＯ２−Ｎ）の濃度の増加に伴って　亜硝酸酸化細菌（Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ　ｓｐ．　ＦＥＲＭ　Ｐ−１２５５６）の亜硝酸酸化活性が低下する事が明らかとなった。
【００５４】
実施例４
亜硝酸イオン濃度により、ｐＨ調整と基質添加を同時に自動制御する装置を使用した硝化菌の培養
図６は、亜硝酸イオン濃度により、ｐＨ調整と基質添加を同時に自動制御する培養装置の一例である。
【００５５】
実験は以下の通りに行った。
【００５６】
アンモニア酸化細菌（Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ　ｓｐ．　ＦＥＲＭ　Ｐ−１２５５５）および亜硝酸酸化細菌（Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ　ｓｐ．　ＦＥＲＭ　Ｐ−１２５５６）の混合物を表１の培地を用いて２８℃、１２０ｒｐｍの条件で振盪培養した。得られた混合培養物（前培養物）４００ｍｌを表１の組成から（ＮＨ４）２ＳＯ４を除いた培地（４Ｌ）を含む培養容器に植種し、２８℃、１２０ｒｐｍ、初発菌数１×１０７ｃｅｌｌ／ｍｌの条件で培養を開始した。
【００５７】
培養液のｐＨは、アルカリ液として、１ｍｏｌ／ＬのＮａＯＨ水溶液を使用して、ｐＨ７．８に制御した。また、アンモニア液は、１．３ｍｏｌ／Ｌの（ＮＨ４）２ＳＯ４水溶液を使用した。この時のＯＨ−：ＮＨ４＋−Ｎはおよそ１．５：１である。
【００５８】
この結果、図７に示したように、ｐＨコントローラによって基質添加の制御を自動化し，さらに亜硝酸イオン濃度により基質の供給を制御したことにより、１０９ｃｅｌｌ／ｍｌを超える高濃度の硝化菌培養液を短期間に簡便に得ることが可能となった。
【００５９】
【発明の効果】
本発明により、高濃度のアンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌の混合培養物を供給することが可能となる。また、本発明により、培養液において亜硝酸イオンが蓄積されることによる生育の阻害を最小限に抑えて、高濃度のアンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌の混合培養物を供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の培養結果を示す図。
【図２】ｐＨ調整と基質添加を同時に制御する培養装置の一例を示す図。
【図３】実施例２の培養結果を示す図。
【図４】アンモニア酸化細菌（Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ　ｓｐ．　ＦＥＲＭ　Ｐ−１２５５５）の活性に対する亜硝酸イオンの影響を示す図。
【図５】亜硝酸酸化細菌（Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ　ｓｐ．　ＦＥＲＭ　Ｐ−１２５５６）の活性に対する亜硝酸イオンの影響を示す図。
【図６】ｐＨ調整と基質添加を同時に制御する培養システムの一例を示す図。
【図７】実施例４を説明する図。
【符号の説明】
１：培養容器、２：撹拌羽、３：ｐＨ電極、４：アンモニア液タンク、５：アルカリ液タンク、６：アンモニア液供給ポンプ、７：アルカリ液供給ポンプ、８：ｐＨコントローラ、９：ブロア、１０：亜硝酸イオン電極、１１：制御信号発生機
【図１】
2004097149.tif 000004
【図２】
2004097149.tif 000005
【図３】
2004097149.tif 000006
【図４】
2004097149.tif 000007
【図５】
2004097149.tif 000008
【図６】
2004097149.tif 000009
【図７】
2004097149.tif 000010