(57)【要約】産生されたポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡ）レベルを監視する工程、及びさまざまな選択された標本パラメータとこれらのレベルを相関させる工程を含んで成る、廃水プロセス内で活性汚泥環境の健全性を監視するための方法が開発された。一般に、バイオマスの約１５〜約２０乾燥重量パーセントを超えるＰＨＡレベルは、廃水処理プロセスの生体触媒効率が損なわれていることの表示である。
2004514545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃水処理プロセスの生体触媒効率を監視し制御するための方法において、
ａ）（ｉ）炭素流入物
（ｉｉ）独立栄養、従属栄養及び通性微生物の培養
（ｉｉｉ）フィード栄養物、及び
（ｉｖ）　末端電子受容体
を含む活性汚泥環境を提供する工程と、
ｂ）処理プロセスの嫌気性、無酸素性及び／又は好気性段階からの廃水の標本を採取する工程と、
ｃ）選択された標本の特性の状態を決定するべく前記標本中に存在する内部貯蔵分子の濃度を測定する工程と、
ｄ）廃水処理プロセスの前記生体触媒効率が制御される前記選択された標本の状態に応じて前記活性汚泥環境内の前記フィード栄養物を調整する工程と、
を含んで成る方法。
【請求項２】
前記内部貯蔵分子が、ポリヒドロキシアルカノエート及びグリコーゲンからなる群の中から選択されている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ポリヒドロキシアルカノエートの濃度がバイオマスの約１５〜約２０乾燥重量パーセントより大きい場合、廃水処理プロセスの生体触媒効率が損なわれているという表示がある、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記標本採取が現場内で行なわれる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記標本採取が連続的である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記炭素流入物が、アミン、アルコール、有機酸、炭水化物、タンパク質及びアミノ酸からなる群の中から選択された化合物を含んで成る、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記独立栄養、従属栄養及び通性微生物の培養が、アルファ、ベータ及びガンマプロテオバクテリアからなる群の中から選択された生体を含んで成る、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
アルファ、ベータ及びガンマプロテオバクテリアが、Ｐａｒａｃｏｃｃｕｓ，　Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ，　Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ，　Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ，　Ａｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒ，　Ｓｐｈｉｎｇａｍｏｎａｓ，　Ａｚｏａｒｃｕｓ，　及びＢｕｒｋｈｏｌｄｅｒｉａから成る属の中から選択される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記フィード栄養物が、硝酸塩、アンモニア、硫酸塩、硫化物、尿素及びリン酸塩からなる群の中から選択されている、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記末端電子受容体が、酸素、硝酸塩、亜硝酸塩、亜酸化窒素、酸化第二鉄及び硫酸塩からなる群の中から選択されている、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ポリヒドロキシアルカノエートが、ヒドロキシブチレート及びヒドロキシバレレートからなる群の中から選択された化合物で構成されている、請求項２に記載の方法。
【請求項１２】
前記標本の特性が、脱窒効率、硝酸塩濃度、アンモニア濃度、硫酸塩濃度、リン酸塩濃度及び二酸化炭素濃度からなる群の中から選択されている、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
炭素流入物の不在下で活性汚泥環境内に生存能力のある培養を維持する方法において、
ａ）（ｉ）炭素流入物
（ｉｉ）独立栄養、従属栄養及び通性微生物の培養
（ｉｉｉ）フィード栄養物、及び
（ｉｖ）末端電子受容体
を含む活性汚泥環境を提供する工程と、
ｂ）前記活性汚泥環境内に存在するポリヒドロキシアルカノエートの濃度を連続的に監視する一方で前記活性汚泥環境から前記フィード栄養物を除去する工程と、
ｃ）前記ポリヒドロキシアルカノエートの濃度がバイオマスの約１５〜約２０乾燥重量パーセントより大きい場合に、前記活性汚泥環境から前記炭素流入物を除去する工程と、
ｄ）工程（ｃ）の前記活性汚泥環境に対して最小濃度の硝酸塩を添加する工程と、
を含んで成り、
前記独立栄養、従属栄養及び通性微生物の培養が炭素流入物の不在下で生存可能な状態に維持される方法。
【請求項１４】
前記フィード栄養物が、硝酸塩、アンモニア、硫酸塩、硫化物、尿素及びリン酸塩からなる群の中から選択されている、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ポリヒドロキシアルカノエートの濃度がバイオマスの約２０乾燥重量パーセントより大きい場合に、前記活性汚泥環境から前記炭素流入物が除去される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
工程（ｂ）の前記フィード栄養物の除去が、工程（ｃ）の炭素流入物の除去よりも約８〜約２週間前に行なわれる、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、廃水中の生物活性を監視及び制御しかつその処理を制御するための方法に関する。特定的には、バイオリアクタの健全性及び生体触媒効率とポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡ）の産生を相関させる方法が開発された。
【０００２】
発明の背景
水を排出する前に生産工程及び都市由来の水を処理し精製するための数多くの装置及びシステムが知られている。この問題に対処するためには、当該技術分野において周知のものである活性汚泥廃水処理プラントが利用されることが最も多い。これらのプロセスでは、活性汚泥内で使用される微生物は、所望の水処理のため、汚染物質を破壊又は分解する。効率の良いプロセス性能及び制御には、微生物の活性についての情報の迅速かつ正確な評価が必要である。これは、標準的に処理システム内に入る汚染物質及び材料がきわめて多様であることから考えて、困難な仕事であることが証明されてきた。日毎、週毎又は季節毎の変化といったような、処理対象廃水の量の変動は、ｐＨ、温度、栄養物などといったような処理プロセス中の数多くの重要な要因を劇的に変化させ、これらの要因の改変は、適切な廃水処理にとってきわめて不利益でありうる。不適切に処理された廃水は、人間の健康にとって重大な危険を提起する。従ってこれらの活性汚泥システムの健全性及び生体触媒効率を維持することが絶対に必要である。
【０００３】
さまざまな生物学的プロセスが現在、汚染分解を補助するべく廃水処理プラント内で使用されている。標準的なプロセスにおいては、炭素源（生物学的酸素要求量又はＢＯＤとして測定される）、アンモニア、硝酸塩、リン酸塩などといったような廃水中の汚染物質が、同じく当該技術分野において既知の嫌気性、無酸素性及び好気性段階において活性汚泥により消化される。嫌気性段では、廃水は、予備沈降プロセスを通過して又は通過することなく、戻り活性汚泥と混合される。
【０００４】
廃水バイオリアクタの最終目的は、入口の有機及び無機化合物（窒素酸化物例えば硝酸塩、硝化物及びアンモニウム）を二酸化炭素と窒素へと無機物化し、結果として清浄な廃液流をもたらすことにある。工業用廃水処理システムの効率は、プロセス廃水を処理するための性能／能力の損失がより少ない製造動作可能時間という形で現われることから、きわめて重要である。現在、廃水反応装置の生体触媒能力を評価する迅速な方法は全く存在しない。
【０００５】
現在、廃水バイオリアクタの性能を測定するためには巨資的パラメータが使用されている。これらの粗巨視的パラメータとしては、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）又はＴＯＣ（全有機炭素成分）により測定されるような出口炭素；全ケルダール窒素（ＴＫＮ）による出口窒素及びイオンクロマトグラフィによる出口リン酸塩が含まれる。メタノール及び有機酸といったような外生的に供給された炭素の廃液漏出の測定を、損なわれたバイオリアクタの識別に使用することが可能であるものの、除去される炭素の量に対し他の数多くのプロセスが影響を及ぼしうることから、これらの化合物は、バイオリアクタの健全性を示す信頼性の高いインジケータとはなり得ない。その上、これらの測定基準を用いた性能の評価は、結果として応答性ある操業戦略すなわち、所望の性能からの偏向が見られた後にのみ行なわれる反応装置の負荷に対する変更、をもたらす。最後に、バイオリアクタ内に存在するバイオマスの触媒活性は、測定に長い時間を必要とする。例えば、脱窒速度は、反応装置からバイオマスを取出しバッチレート研究を実施することによって決定され、実施に約１〜２日かかり、従って、反応装置の現行の脱窒能力を測定するのに使用できない。これらのバッチ研究は、長期性能特性を立証する上で有用である。これまでのところ、細胞生理学と触媒能力廃水バイオリアクタの間の関係について記述した報告書は全く存在しなかった。
【０００６】
上述の方法は、活性汚泥システムの健全性の監視するために有用であるが、これらの方法には、硝酸塩又は脱窒中間体がバイオリアクタ内に存在する以前にシステム内の脱窒活性の低下又は損失を正確に予告できないことを含めたいくつかの欠点がある。この結果、かかるシステムにとってきわめて不利で望ましくない硝酸塩漏出又は不完全な脱窒がもたらされる。生体触媒効率を追跡する改良された方法が、特に脱窒ポテンシャルに関して必要とされている。
【０００７】
従って、解決すべき課題は、脱窒活性の損失及び、システム内の硝酸塩、アンモニア、硝酸塩、リン酸塩及び二酸化炭素の濃度といったような生体触媒効率のその他のインジケータを迅速に予告するための、容易で応答性の高い活性汚泥環境監視方法を提供することにある。
【０００８】
発明の要約
本発明は、バイオリアクタの健全性を監視しバイオリアクタ内で生存可能な培養を維持するための信頼性の高い方法を提供する。特定的に言うと、出願人は、制御戦略として脱窒速度と内部貯蔵分子の産生の間の相関関係を樹立することにより、上述の課題を解決した。この内部貯蔵分子は、集合的にポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡ）又はグリコーゲンなどと呼ばれる１クラスの貯蔵分子でありうる。好ましくは、この内部貯蔵分子はポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡ）である。活性汚泥の細菌内のＰＨＡレベルは容易に測定でき、バイオリアクタ内の栄養物（アンモニア、リン酸塩、硫酸塩）のレベルにより制御され得る。
【０００９】
特定的には、本発明は、廃水処理プロセスの生体触媒効率を監視し制御するための方法において、
ａ）（ｉ）炭素流入物；
（ｉｉ）独立栄養、従属栄養及び通性微生物の培養
（ｉｉｉ）フィード栄養物、及び
（ｉｖ）末端電子受容体
を含む活性汚泥環境を提供する工程と、
ｂ）処理プロセスの嫌気性、無酸素性及び／又は好気性段階からの廃水の標本を採取する工程と、
ｃ）選択された標本の特性の状態を決定するべく標本中に存在するポリヒドロキシアルカノエートの濃度を測定する工程と、
ｄ）ｃ）で測定された通りの選択された標本の状態に応じて活性汚泥環境内のフィード栄養物を調整し、かくして廃水処理プロセスの生体触媒効率が制御される工程と、
を含んで成る方法を提供している。
【００１０】
廃水処理プロセスの生体触媒効率が損なわれていることの徴候は、ポリヒドロキシアルカノエート濃度がバイオマスの約１５〜約２０乾燥重量パーセントよりも大きくなったときに見られる。好ましくは、フィード栄養物は、ＰＨＡ濃度がバイオマスの約１０〜約２０乾燥重量パーセントであるときに活性汚泥環境内で相応して調整される。より好ましくは、フィード栄養物は、ＰＨＡ濃度がバイオマスの約１０〜約１５乾燥重量パーセントであるときに、活性汚泥環境の中で相応して調整される。
【００１１】
標本の特性は、脱窒効率、硝酸塩濃度、アンモニア濃度、硫酸塩濃度、リン酸塩濃度及び二酸化炭素濃度からなる群の中から選択される。同様にして、フィード栄養物は、硝酸塩、アンモニア、硫酸塩、硫化物、尿素及びリン酸塩からなる群の中から選択される。さらに、末端電子受容体は、酸素、硝酸塩、亜硝酸塩、亜酸化窒素、酸化第二鉄及び硫酸塩からなる群の中から選択されている。
【００１２】
本発明はさらに、炭素流入物の不在下で活性汚泥環境内に生存能力ある培養を維持する方法において、
ａ）（ｉ）炭素流入物、
（ｉｉ）独立栄養、従属栄養及び通性微生物の培養、
（ｉｉｉ）フィード栄養物、及び
（ｉｖ）末端電子受容体
を含む活性汚泥環境を提供する工程と、
ｂ）活性汚泥環境内に存在するポリヒドロキシアルカノエートの濃度を連続的に監視する一方で活性汚泥環境からフィード栄養物を除去する工程と、
ｃ）ポリヒドロキシアルカノエートの濃度がバイオマスの約１５〜約２０乾燥重量パーセントより大きい場合に、活性汚泥環境から炭素流入物を除去する工程と、
ｄ）工程（ｃ）の活性汚泥環境に対して最小濃度の硝酸塩を添加する工程とを含み、かくして独立栄養、従属栄養及び通性微生物の培養は、炭素流入物の不在下で生存可能な状態に維持される方法を提供する。
【００１３】
好ましい実施形態においては、ＰＨＡの濃度がバイオマスの約２０乾燥重量パーセント以上になった場合に、活性汚泥環境から炭素流入物が除去される。
【００１４】
もう１つの好ましい実施形態においては、工程ｃ）の活性汚泥環境に添加された硝酸塩の最小濃度は、バイオマス内のＰＨＡのＣＯＤ量に基づいている。特定的には、ＰＨＡにより提供されるＣＯＤは、ＰＨＡの画分×合計乾燥バイオマス×ＰＨＡ中の炭素画分×ＴＯＣからＣＯＤへの換算率に等しく、等式１により表わされる：
等式１：
ＰＨＡ　ＣＯＤ（ｍｇ／Ｌ）＝（０．２ｍｇのＰＨＡ／ＭＬＳＳｍｇ）×［ＭＬＳＳ（ｍｇ／Ｌ）］×（０．５５６ｍｇの炭素／ＰＨＡｍｇ）
【００１５】
活性汚泥環境に添加できる硝酸塩の量は、ＰＨＡにより提供されるＣＯＤに、還元された硝酸塩−Ｎ量／ＣＯＤ）×（硝酸塩４．５ｍｇ／硝酸塩−Ｎｍｇ）を乗じたものに等しい。
【００１６】
本発明は、以下の詳細な説明から、より完全に理解できる。
【００１７】
発明の詳細な説明
本発明は、汚泥内の脱窒レベルと内部貯蔵分子の産生を相関させることによって、活性汚泥環境内のバイオリアクタ触媒効率及びバイオリアクタの健全性を監視し、制御するために有用である。この内部貯蔵分子は、ポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡ）、グリコーゲンなどでありうる。好ましくは、この内部貯蔵分子はポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡ）である。
【００１８】
本発明の方法は、従属栄養細菌による呼吸を支持するために、炭素流入物、さまざまな独立栄養、従属栄養及び通性微生物、フィード栄養物、及び少なくとも１つのタイプの末端電子受容体を含む活性汚泥環境を提供する工程を含んで成る。活性汚泥システムからの廃水はその後、バイオリアクタの嫌気性、無酸素性及び／又は好気性段階のいずれかから標本採取され、当該技術分野において周知の方法に従って、標本の細菌の中で、内部貯蔵分子（単複の濃度が測定される。ＰＨＡレベルを測定する好ましい方法は、以下の実施例の一般的方法の項の中で概略的に示されているように、Ｒｉｉｓ及びＭａｉ　１９８８（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ，　４４５；２８５−２８９）によって記述された方法である。グリコーゲンレベルは、Ｇｅｒｈａｒｄｔら（総合細菌学のための方法手引書）、Ａｍｅｒｉｃａ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ　Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，　Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ　Ｄ．　Ｃ．，　１９８１）内に記述されている方法に従って決定できる。バイオマスの１５〜２０乾燥重量パーセントを超えるポリヒドロキシアルカノエートレベルは、廃水処理プロセスの生体触媒効率が損なわれていること及び特に脱窒ポテンシャルが危うくなっている可能性があることを表わす。不均衡を逆転させるため、相応してフィード栄養物を調整することができる。好ましくは、フィード栄養物は、ＰＨＡ濃度がバイオマスの約１０〜約２０乾燥重量パーセントである場合に、活性汚泥環境内で相応して調整される。より好ましくは、フィード栄養物は、ＰＨＡ濃度がバイオマスの約１０〜約１５乾燥重量パーセントである場合に、活性汚泥環境内で相応して調整される。
【００１９】
この開示においては、一定数の用語及び略語が使用されている。ここで以下のとおり定義を記す。
【００２０】
「生体触媒効率」という語は、標的化合物の特異的除去速度、例えば毎時１グラムあたりのバイオマスによって除去された有機物のグラム数を意味するものとする。生体触媒効率は一般に、バイオマス内のＰＨＡレベルがバイオマスの約１５〜約２０乾燥重量パーセントを上回る場合に、損なわれたとみなされる。
【００２１】
「脱窒」という語は、硝酸塩又は亜硝酸塩を気体生成物へと変換するための電子受容体として硝酸塩が作用する還元された条件下で起こる生物学的嫌気性プロセスに関係する。数多くの細菌がこの脱窒プロセスを行ないまず第１に硝酸塩を亜硝酸塩に還元し次に亜硝酸塩を酸化窒素（ＮＯ）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）に、そして最後に窒素ガス（Ｎ２）に還元することができる。廃水活性汚泥環境内では、脱窒又は硝酸塩還元は、廃液放出に先立ち廃水を有効に処理するために必要とされる主要なプロセスである。
【００２２】
「脱窒効率」という語は、照覧塩又は亜硝酸塩が所望の最終生成物である窒素（Ｎ２）へと還元される程度を意味するものとする。
【００２３】
「脱窒ポテンシャル」という語は、１単位のバイオマスによる硝酸塩から窒素への還元速度を意味するものとする。
【００２４】
「廃水処理プロセス」という語は、さまざまな有機化合物及びその他の頑固な汚染物質を分解する能力をもつ活性汚泥環境を含む生物学的反応装置システムを意味する。本書で使用されている「活性汚泥環境」という語は、細菌の健全性を維持し有機分子の生体触媒分解をもたらすのに必要とされる廃水、細菌及び栄養物の混合物を意味する。
【００２５】
「炭素流入物」という語は、廃水処理プロセス内に進入する有機材料の組成物を意味する。炭素流入物は、標準的には、生産加工流からのさまざまな芳香族及び直鎖有機分子を含有することになる。廃水処理プロセス内に炭素流入物として進入する有機材料組成物に関しては、この流入物は、アミン、アルコール、有機酸、炭水化物、タンパク質及びアミノ酸からなる群の中から選択された有機化合物を含む可能性がある。
【００２６】
「選択された標本の特性」という語は、ＰＨＡ濃度についてテストされる廃水標本の特性を意味する。選択された標本の特性は標準的に廃水システムの健全性を定義し、制限的な意味なく硝酸塩、アンモニア、硫酸塩、硫化物、尿素、リン酸塩及び二酸化炭素を内含するさまざまな栄養物の濃度に関係することになる。
【００２７】
「フィード栄養物」という語は、活性汚泥環境の健全性及び生体触媒効率を維持するのに必要なさまざまな栄養物を意味する。廃水システムを構成する要素には、一般に、有機源（例えば炭水化物、有機酸及びアルコール、アミノ酸、ペプチド及び／又は芳香族）、末端電子受容体（例えば酸素、硝酸塩、亜硝酸塩、亜酸化窒素、硫酸塩及び／又は酸化第二鉄）及び「フィード栄養物」（硫酸塩、硫化物、リン酸塩及び窒素源例えば硝酸塩、アンモニア及び／又は尿素）が含まれる。有機源は、同化のための炭素分子とエネルギーを供給する。末端電子受容体は、エネルギー発生中に還元される分子として機能する。フィード栄養物は、アミノ酸、デオキシリボヌクレオチド、リボヌクレオチド、及びリン脂質といったような細胞構成成分の高分子合成のための基礎単位として必要とされる。好ましくは、複数の栄養物が、フィード栄養物内に存在する。本発明の特定の実施形態では、フィード栄養物は、遊離アンモニア、硝酸塩及びリン酸カリウム又はリン酸アンモニウムを栄養物として含んでいる。
【００２８】
「末端電子受容体」という語は、微生物呼吸の結果として還元される分子を意味する。その例としては、酸素、硝酸塩、亜硝酸塩、亜酸化窒素、酸化第二鉄及び硫酸塩が含まれるが、これらに制限されるわけではない。
【００２９】
「硝酸塩−Ｎ」という語は、硝酸塩１モルあたりに存在する窒素量を意味する。換算率は、４．５ｇ硝酸塩／ｇ窒素である。従って硝酸塩−Ｎ２０ｍｇ／Ｌは、硝酸塩９０ｍｇ／Ｌに等しい。
【００３０】
「混合液中浮遊物質」又は「ＭＬＳＳ」は、システム内のバイオマスの乾燥重量を意味し、１０５℃でバイオリアクタからの既知の体積を完全に乾燥させることによって測定される。
【００３１】
「混合液揮発性浮遊物質」又は、「ＭＬＶＳＳ」は、システム内の揮発性浮遊物質の重量を意味し、３０分間５５０℃で乾燥標本を加熱しその後乾燥機内で室温まで冷却し重量を測定することによって決定される。「ＭＬＶＳＳ」は、「ＭＬＳＳ」重量から５５０℃の加熱工程の後の標本の残留重量を減算することにより計算される。
【００３２】
「活性汚泥菌」、「活性汚泥微生物」又は「汚泥」という語は、標準的に廃水システム内に見られ、炭素流入物内に見られる化合物を分解するべく酵素機構を有する独立栄養、従属栄養及び通性微生物を意味する。
【００３３】
活性汚泥環境
本発明は、炭素源、さまざまな独立栄養、従属栄養及び／又は通性微生物及びバイオマスの成長及び生体触媒的健全性のために必要とされるフィード栄養物を内含する一定数の構成要素を含む活性汚泥環境を提供する。好ましくは、３つのタイプ（独立栄養、従属栄養及び通性）の全ての細菌が存在する。
【００３４】
「独立栄養細菌（単複）」という用語は、無機栄養物上で二酸化炭素をその唯一の炭素源として用いて成長する能力をもつ単数又は複数の生体を意味する。
【００３５】
「従属栄養細菌（単複）」という語は、例えば、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ　ｃｏｌｉが成長のためにグルコースを必要とするように、成長のために有機炭素源を含めた単数又は複数の有機栄養物を必要とする単数又は複数の生体を意味する。
【００３６】
「通性細菌（単複）」という語は、１つの成長生理学からもう１つの成長生理学へと容易に切換えできる単数又は複数の生体を意味する。例えば、酸素の不在下で電子受容体としての硝酸塩に切換わることのできる細菌。
【００３７】
活性汚泥環境内に存在しうる細菌タイプには、５つの亜種以下の細分（α、β、γ、ε、δ）を表わす微生物の生理学的に多様な１類属であるプロテオバクテリアが含まれるが、これらに制限されるわけではない（Ｍａｄｉｇａｎ　ｅｔ　ａｌ．「微生物の生物学」第８版．Ｐｒｅｎｔｉｃｅ　Ｈａｌｌ　Ｕｐｐｅｒ　Ｓａｄｄｌｅ　Ｒｉｖｅｒ，　ＮＪ　１９９７）。ＣＳＥの中で働きこれに関与するものと期待されている細菌属の特定的例としては、Ｐａｒａｃｏｃｃｕｓ，　Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ，　Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ，　Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ，　Ａｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒ，　Ｓｐｈｉｎｇａｍｏｎａｓ，　Ａｚｏａｒｃｕｓ，　及びＢｕｒｋｈｏｌｄｅｒｉａが含まれるが、これらに制限されるわけではない。
【００３８】
内部貯蔵分子
本発明の方法において、内部貯蔵分子の産生は、バイオリアクタの健全性を監視し制御するため、バイオリアクタの触媒効率を予告し評価するため、そして活性汚泥環境を維持するために使用される。この内部貯蔵分子は、集合的にポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡ）、グリコーゲンなどと呼ばれるクラスの分子であり得る。ＰＨＡもグリコーゲンも、エネルギー貯蔵化合物として広範に研究されてきた（Ｄａｗｅｓ及びＳｅｎｉｏｒ，　１９７３．Ａｄｖ．　Ｍｉｃｒｏｂ．　Ｐｈｙｓｉｏｌ．　１０：１３５−２６６を参照のこと）が、その調節については明確に理解されていない。本発明の好ましい一実施形態においては、この内部貯蔵分子は、ポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡ）である。
【００３９】
ポリヒドロキシアルカノエート
「ポリヒドロキシアルカノエート」又は「ＰＨＡ」という語は、本書では、炭素及びエネルギー貯蔵分子として微生物の中に蓄積する３−ヒドロキシ脂肪酸単量体から成る本来線状である頭−頭結合ポリエステルである１クラスの分子についての総称として用いられている（再考のためには、ＭａｄｉｓｏｎおよびＨｕｉｓｍａｎ，　１９９９．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．　Ｍｏｌ．　Ｂｉｏｌ．　Ｒｅｖ．，　６３：２１−５３；Ｂｙｒｏｍ，　１９９４．Ｉｎ：　Ｍｏｂｌｅｙ，　ｅｄ．「微生物由来のプラスチック」Ｈａｎｓｅｒ　Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ，　ｐｐ．５−３３を参照のこと）。これらの重合体は、一般に、細胞が適切な炭素供給を有するものの窒素、リン酸塩又は酸素といったようなもう１つの栄養物については制限されている場合に、広範囲の細菌内で合成される。
【００４０】
「ポリヒドロキシアルカノエート」又は「ＰＨＡ」という語は、
【００４１】
【化１】
2004514545.tif 000003
【００４２】
という一般構造式を有し、式中Ｒ＝ＣＨ３又はＣＨ３（ＣＨ２）ｍ（ここでｍ＝１〜１０）で、ｎ＝４，０００〜２０，０００である１クラスの化合物を意味する。（Ｍｏｂｌｅｙ，　Ｄ，　ｅｄｉｔｏｒ．　「微生物由来のプラスチック」・Ｈａｎｓｅｒ　Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ，　１９９４）．
【００４３】
最も一般的に発生するポリヒドロキシアルカノエート分子は、３−ヒドロキシブチリルＣｏＡを形成するための２つのアセチル分子の縮合、又は３−ヒドロキシバレリルを形成するためのアセチルＣｏＡとプロピオニルＣｏＡの縮合の結果としてもたらされる、ポリヒドロキシバレレート／ポリヒドロキシブチレート共重合体及びポリヒドロキシブチレート（ＰＨＢ）である。これらの活性化された分子は次に重合体内に取込まれる。
【００４４】
上述の３−ヒドロキシアルコノエートに加えて、一部の細菌は、より長鎖の３−ヒドロキシ酸（最高Ｃ１４の炭素長）を重合体の主鎖（前出のＢｙｒｏｍ１９９４を参照）内に取込む能力を有している。微生物ＰＨＡ内に見い出された単量体及び官能基のリストが、Ｂｙｒｏｍ（１９９４）の表２．５内に開示されている。標準的には、結果として得られるＰＨＡの組成は、使用される成長基質により左右される（Ｍａｄｉｓｏｎ及びＨｕｉｓｍａｎ，　１９９９、前出）。少なくとも１８の異なる種について、ＰＨＡ合成遺伝子をコードする遺伝子座が特徴づけされてきたが、環境条件に応えてのＰＨＡ生合成及びその協調遺伝子発現は今なお明確でなく、現在調査中の１つの複雑な分野となっている。
【００４５】
ＰＨＡレベルの計量
標本中のＰＨＡレベルは、反応装置からバイオマスのアリコートを取り出しその乾燥重量を決定することによって決定又は測定できる。簡単に言うと、０．１ｍＬの濃塩酸及び０．４ｍＬのｎ−プロパノールの添加及び２時間１００℃での熱処理により、バイオマスを溶解する。この溶解工程の間に、ポリヒドロキシアルカノエートが加水分解されエステル化される。次に、エステル化された化合物をＲｉｉｓ及びＭａｉ（Ｒｉｉｓ及びＭａｉ（１９８８）前出）に記述された通り、ガスクロマトグラフィ（ＧＣ）により計量し、ＰＨＡの乾燥重量パーセントを計算することができる。
【００４６】
ＰＨＡレベルは同様に、Ｏｓｔｌｅ及びＨｏｌｔ，　１９８２（Ａｐｐｌｉｅｄ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，　４４；２３）によって記述され以下の通りに改良された方法に基づいて自動化された螢光ベースのＰＨＡ方法を用いて決定することもできる。簡単に言うと、１ミリリットルのバイオマスをバイオリアクタから１つのチャンバに移し、このチャンバ内に１ｍＬのナイルブルー（１％）を添加する。混合物を１５分間５５℃でインキュベートする。標本を脱イオン水（又は幾分かの適度に「清浄な」非螢光液）で洗浄して、余剰のナイルブルーを除去しその後８％の酢酸で洗浄する。励起波長を３６２ｎｍにセットした螢光分光光度計の中のキュベット／クローセルに着色したバイオマスを移す。バイオマス内に存在するＰＨＡの量は、ＧＣ−ＦＩＤ（水素炎イオン化検出器）方法を用いて計量されてきたＰＨＡを含有するバイオマス又はニートＰＨＡ重合体を用いて生成された標準曲線に対する比較によって決定される。
【００４７】
バイオマス内のＰＨＡの高いレベルは、セル内の炭素流がＰＨＡ形成に向けられてきたこと及びそれがバイオリアクタの健全性の低下のインジケータであることを表わしている。ＰＨＡの産生及び脱窒は、ニコチンアミドデオキシリボース〔ＮＡＤ（Ｐ）Ｈ〕の還元された形態について競合する。従ってＰＨＡ形成は、所望の反応すなわち硝酸塩の還元についてのシステムの性能を低下させる非生産的な副反応として見られる可能性がある。
【００４８】
特定的には、出願人は、ＰＨＡがバイオマス中に高レベルまで蓄積した場合（約１５〜約２０重量％）には、外生的に供給された炭素（メタノール及び有機酸）の利用が減速するということを見極めた。このとき、バイオリアクタを効率の良い運転条件に戻すべく、バイオリアクタに対するフィード栄養物の適切な調整を行なうことができる。バイオマス中のＰＨＡの高いレベルが脱窒活性の低下と相関関係をもつという出願人らの観察事実を、無酸素性廃水反応装置の生産性をより迅速に評価するために使用することが可能である。細菌中のＰＨＡの蓄積は、主として栄養物の制限（硫酸塩、硫化物、リン酸塩及び硝酸塩、アンモニア及び／又は尿素といったような窒素源）によって駆動されることから、ＰＨＡ内への炭素の流束は、廃液中の主要な栄養物を監視することによって容易に制御できる。
【００４９】
廃水プロセスの監視及びＰＨＡレベルの増大に応じた調整
廃水システムの全体的最終目的は、入口流（都市又は産業の）を高い信頼性でかつ効率良く処理して、有機炭素を二酸化炭素に、そして一部のケースでは有機及び無機窒素を気体最終生成物に転換することにある。一般的戦略は、バイオリアクタの性能を保証するべくシステム生産性の尺度としてバイオマス中のＰＨＡレベルと共に栄養物及び炭素消費量の監視を用いることにある。
【００５０】
廃水処理プロセスの生体触媒効率が損なわれているという徴候は、ポリヒドロキシアルカノエート濃度がバイオマスの約１５〜約２０乾燥重量パーセントよりも大きい場合に見られる。このときバイオリアクタを効率の良い運転条件に戻すために、バイオリアクタに対するフィード栄養物の適切な調整を行なうことができる。好ましくは、ＰＨＡ濃度がバイオマスの約１０〜約２０乾燥重量パーセントである場合、活性汚泥環境内で相応して、フィード栄養物が調整される。より好ましくは、ＰＨＡ濃度がバイオマスの約１０〜約１５乾燥重量パーセントである場合に、活性汚泥環境内でフィード栄養物が相応して調整される。
【００５１】
炭素流入物が低減されている又は不在の間のバイオリアクタ内の生存可能な培養の維持
本発明は同様に、炭素流入物の不在下で活性汚泥システムで維持するための手段をも提供している。特定的には、出願人は、バイオリアクタに対する炭素流入物の不在下で生物活性を維持するための方法を開発した。この方法は、廃水生産が低減されている期間、特定的には、通常は炭素フィードをバイオリアクタに供給する製造プロセスの定期的運転停止の間、特に有用である。現在、反応装置内で生存可能なバイオマスを維持するために唯一頼れるのは、購入した炭素源例えばトウモロコシ浸漬液、糖蜜、又はその他の安価な炭素源を用いてそれを供給することにある。ＰＨＡの蓄積を促進するメカニズムを理解し、バイオマス中に存在するＰＨＡの量を容易に監視し制御するための方法を提供することにより、これらの重合体を、内部的に供給された炭素源として使用することができる。窮乏期間中に炭素及びエネルギー源として使用するため蓄積した炭素を破壊するという大部分の天然の細菌が有する能力は、この方法において、炭素源を購入する必要性なく廃水バイオリアクタ内に生物活性を維持するために開発利用されている。
【００５２】
定期的運転停止に先立ち、微生物の生理機能をＰＨＡ合成へと移行させるために栄養物制限を使用することができる。出願人らは、以下の例３において、内部ＰＨＡがプロセス廃棄物の減量中にバイオマスのための炭素源として機能できるということを示した。ＰＨＡ形成は、バイオマスに対して供給される窒素、リン及び／又は硫黄源の量を制限することによって刺激され得る。特定的な１実施形態においては、バイオマスに供給される窒素の量を制限することによってＰＨＡ形成を刺激することができる。窒素源には、アンモニア、硝酸塩及び／又は尿素が含まれ得るが、これらに制限されるわけではない。好ましくは、バイオマスの栄養物制限は、運転停止の約８週間前から約２週間前までに始まることになる。より好ましくは、バイオマスの栄養物制限は、運転停止より約８週間から約６週間前までに開始することになる。さらに一層好ましくは、バイオマスの栄養物制限は、運転停止の約８週間前に始まる。生物学的に必要とされる栄養物の量は、成長収率データ、反応装置への炭素投入量及びバイオマス内に存在する各栄養物の量から決定できる（廃水工学：その処理、処分及び再利用、Ｍｅｔｃａｌｆ　ａｎｄ　Ｅｄｄｙ，　Ｉｎｃ．　第３版、ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ　Ｉｎｃ．，　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ，　１９９１）。
【００５３】
運転停止期間中、バイオマスが窮乏状態にないことを保証するために、システム内のＰＨＡレベルを追跡しなければならない。好ましくは、システム内のＰＨＡレベルは、ＭＬＳＳの少なくとも約１％〜約５％となる。より好ましくは、システム内のＰＨＡレベルは、ＭＬＳＳの少なくとも約３％〜約５％となる。さらに一層好ましくは、システム内のＰＨＡのレベルは、ＭＬＳＳの少なくとも５％となる。ＰＨＡレベルがＭＬＳＳの約１％〜２％に近づいた場合には、購入した炭素源を供給して、廃水の炭素流入物が再開されるまでバイオリアクタを存続可能な状態に保つことができる。
【００５４】
実施例
本発明は、以下の制限のない例の中でさらに定義される。これらの例は、本発明の好ましい実施形態を示しているものの、単なる一例として記されているにすぎないということを理解すべきである。以上の論述及びこれらの実施例から、当業者であれば、本発明の基本的特徴を確認することができ、又、その精神及び範囲から逸脱することなく、本発明にさまざまな変更及び改良を加えてそれをさまざまな用途及び条件に適合させることが可能である。
【００５５】
一般的方法
細菌培養の維持及び成長に適した材料及び方法は、当該技術分野において周知である。以下の例で使用するのに適した技術は、「総合的細菌学のための方法手引書」（Ｐｈｉｌｌｉｐｐ　Ｇｅｒｈａｒｄｔ，　Ｒ．　Ｇ．　Ｅ．Ｍｕｒｒａｙ，　Ｒａｌｐｈ　Ｎ．　Ｃｏｓｔｉｌｏｗ，　Ｅｕｇｅｎｅ　Ｗ．　Ｎｅｓｔｅｒ，　Ｗｉｌｌｉｓ　Ａ．　Ｗｏｏｄ，　Ｎｏｅｌ　Ｒ．　Ｋｒｉｅｇ及びＧ．　Ｂｒｉｇｇｓ　Ｐｈｉｌｌｉｐｓ，　ｅｄｓ），　Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ　Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，　Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，　ＤＣ．（１９９４））または「バイオテクノロジー；産業微生物学教本」（Ｔｈｏｍｓ　Ｄ．　Ｂｒｏｃｋ、第２版、Ｓｉｎａｕｅｒ　Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，　Ｉｎｃ．，　Ｓｕｎｄｅｒｌａｎｄ，　ＭＡ（１９８９））などの記述中に見い出すことができる。
【００５６】
廃水バイオリアクタ内に存在する構成要素の分析及び決定方法は、Ｅａｔｏｎら（「水及び廃水の標準的検査方法」、第１９版、Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｐｕｂｌｉｃ　Ｈｅａｌｔｈ　Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，　Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，　Ｄ．Ｃ．，　１９９５）の中に見い出すことができる。
【００５７】
細菌細胞の成長及び維持のために使用される全ての試薬、制限酵素及び材料は、特に明記されない限り、Ａｌｄｒｉｃｈ　Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ　（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，　Ｗｌ），　ＤＩＦＣＯ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ　（Ｄｅｔｒｏｉｔ，　Ｍｌ），　ＧｌＢＣＯ／ＢＲＬ．　（Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｒｕｇ，　ＭＤ），　又はＳｉｇｍａ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．　Ｌｏｕｉｓ，　ＭＯ）から得た。
【００５８】
略語の意味は、以下の通りである：「ｈ」は時間（単複）を意味し、「分」は分（単複）、「ｓｅｃ」は秒（単複）、「ｄ」は日（単複）、「ｍｇ」はミリグラム、「ｇ」はグラム、「μＬ」はマイクロリットル、「ｍＬ」はミリリットル、「Ｌ」はリットル、「μＭ」はマイクロモル、「ｍＭ」はミリモル、「Ｍ」はモル、そして「ｐｐｍ」は百万分の１単位を意味する。
【００５９】
バイオリアクタの運転。改良型Ｅｃｋｅｎｆｅｌｄｅｒ反応装置を連続モードで運転させた。改良の中には、温度制御のためのウォータージャケット及びヘッドプレートが含まれていた。反応装置の容積は２８０ｍＬであり、合計容積３３０ｍＬに対し５０ｍＬの内部沈降ゾーンを収納しており、温度は、３５℃に維持され、ｐＨは７．５０＋／−０．１５に制御された。０．１ＭのＮａＯＨを添加することによって、ｐＨを維持した。流量は０．１２ｍＬ／分にセットされ、１．９日という水圧滞留時間を設定した。汚泥滞留時間（汚泥年令）は２０日であった。汚泥年令は、システムからのバイオマスの毎日の消耗を通して制御された。バイオマスの消耗は、沈降ゾーンと反応ゾーンの中味を混合し、反応装置容積（２０ｍＬ／ｄ）の１／２０を除去することによって行なわれた。反応装置内に存在する細菌の質量を以下の要領で毎日決定した。すなわち、乾燥させ予備秤量した１．２μＭのガラスフィルター（Ｇｅｌｍａｎ，　Ａｎｎ　Ａｒｂｏｒ，　ＭＩ）を通して３ミリリットルのバイオマスをろ過し、バイオマスを１０５℃で１時間乾燥させ（乾燥重量）、２０分間５５０℃で燃焼させた（灰重量）。酸化還元電位（ＯＲＰ）、ｐＨ及び温度をデータ収集システムを通して連続的にコンピュータに記録した（ＤｕＰｏｎｔ　Ｓｃａｎ　１２００Ｖ１．３．０ソフトウェアを伴うＩＯ　Ｔｅｃｈマルチスキャン）。
【００６０】
培地の処方。反応装置へのフィードは、無菌脱イオン水の中で調製した。硝酸塩の濃度を１３．５ｇ／Ｌにするべく硫酸を添加した。２つの有機組成物、すなわち、１）メタノールと、２）メタノール、吉草酸及び酪酸の組合せと、を使用した。メタノールフィードは、９．０ｇ／Ｌを含有し、混合物は４．５ｇ／Ｌのメタノールと、１．７９ｇ／Ｌの吉草酸及び１．９６ｇ／Ｌの酪酸とを含有していた。両方のフィード組成物内で、２ｍＬの５０％の水酸化ナトリウムを添加することにより、ｐＨを約１．３に調整した。
【００６１】
栄養物添加：　反応装置には、以下の栄養物溶液がバッチ補給された（７５μＬ／ｄ）：溶液１：Ｎａ２ＳＯ４、８２．０ｇ／Ｌ；ＫＨ２ＰＯ４、６５．６ｇ／Ｌ；Ｈ３ＢＯ３、１．１ｇ／Ｌ；ＮａＭｏＯ４、及び０．５ｇ／Ｌ、ＮｉＣｌ６Ｈ２Ｏを含む、溶液２：Ｆ３Ｃｌ４Ｈ２Ｏ、１３．５ｇ／Ｌ）を含む：溶液３：（ＭｎＣｌ４Ｈ２Ｏ、７．０ｇ／Ｌ；ＣａＣｌ２２Ｈ２Ｏ、６３．３ｇ／Ｌ；ＭｇＣｌ２６Ｈ２Ｏ、１１０．３ｇ／Ｌ；ＣｕＣｌ２２Ｈ２Ｏ、０．５ｇ／Ｌ；ＣｏＣｌ２６Ｈ２Ｏ、０．８ｇ／Ｌを含む）。規定の期間中、約９９〜約３９６ｍｇ／Ｌの範囲内の最終濃度となるまでシステムに対しアンモニアも添加した。リン酸塩、硫酸塩及びアンモニアの量は、イオンクロマトグラフィにより決定された（以下参照）。
【００６２】
分析技術
ＣＯＤ分析：　フィードの及びバイオリアクタ内の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を、メーカーのプロトコルに従ってＨａｃｈ　ＣＯＤ（Ｈａｃｈ　Ｃｏｒｐ，．　ＬｏｖｅｌａｎｄＣＯ）バイアルを用いて測定した。
【００６３】
メタノール分析：　上述のように（Ｒｉｉｓ　ａｎｄ　Ｍａｉ（１９８８）、前出）、ＧＣ／ＦＩＤにより、反応装置内のメタノール濃度を決定した。簡単に言うと、バイオマスを反応装置からとり出し、小型微量遠心器　（Ｈａｒａｅｕｓ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，　ＵＳＡ）内で４℃、１３，０００ｒｐｍで遠心分離に付した。０．２ミクロンのフィルター（Ｇｅｌｍａｎ）を通して上清をろ過した。以下のパラメータを用いて、ＨＰ−５毛管カラムを収納するＨＰ６８９０ＧＣ　Ｈｅｗｌｅｔ　Ｐａｃｋａｒｄ計器を作動させた：入口温度、２５０℃；ヘリウムキャリヤガス流量、１．５ｍＬ／分；初期設定カラム温度６０℃、その後２５℃／分で２５０℃まで上昇；ＦＩＤ温度２５０℃及び水素ガス流量、４０ｍＬ／分、空気流量４５０ｍＬ／分及びヘリウム流量４５ｍＬ／分。入口で２０：１の分割で、２μＬの注入体積を用いた。内部標準としてシクロペンタノンを使用し、反応装置のメタノール濃度を決定するため、０〜１０００ｍｇ／ｌ（ｒ２＝０．９９）の範囲内のメタノール濃度についての直線性検量線を使用した。
【００６４】
アニオン分析：　Ｄｉｏｎｅｘ　ＩＣシステムを用いたイオンクロマトグラフィにより、吉草酸、酪酸、硝酸塩及び亜硝酸塩の濃度を決定した。アニオン分析のためＤｉｏｎｅｘイオンクロマトグラフィイソクラティック方法を用いて、アニオンを分析した。簡単に言うと、１．５ｍＬ／分のポンプ流量で、ＡＳｌｌ−ＨＣガードを伴うＡＳｌｌ−ＨＣ分析カラムを使用した。検出手段は導電性であり、溶離剤は２４ｍＭのＮａＯＨであった。２５μＬの注入体積を用いて、標本ランタイムは１６分であった。分析した主要なアニオンは、塩化物、亜硝酸塩、硫酸塩、硝酸塩及びリン酸塩であった。外部標準を用いて標準曲線を生成した。標準曲線を作成するため、各成分について　ｒ２＞０．９９で０ｍｇ／Ｌ、１ｍｇ／Ｌ、５ｍｇ／Ｌ、１０ｍｇ／Ｌ、２０ｍｇ／Ｌ及び５０ｍｇ／Ｌという標準濃度を用いた。異なる時間に反応装置から標本を取り出し、１３，０００ｒｐｍで５分間１．５ｍＬ入りのマイクロ遠心分離管の中で遠心分離に付した。上清を、脱イオン水で１：５に希釈し、分析のためオートサンプラー上に置いた。
【００６５】
カチオン分析：　カチオン分析のためＤｉｏｎｅｘイオンクロマトグラフィイソクラティック方法を用いて、カチオンを分析した。簡単に言うと、１．０ｍＬ／分のポンプ流量で、ＣＳｌ２Ｇガードを伴うＣＳｌ２Ａ分析カラムを使用した。検出手段は導電性であり、溶離剤は２２ｍＭのＨ２ＳＯ４であった。１５μＬの注入体積を用いて、標本ランタイムは１６分であった。分析した主要なカチオンは、ナトリウム、アンモニウム、カリウム、マグネシウム、及びカルシウムであった。外部標準を用いて標準曲線を生成した。標準曲線を作成するため、各成分について　ｒ２＞０．９９で０ｍｇ／Ｌ、５ｍｇ／Ｌ、１０ｍｇ／Ｌ及び２５ｍｇ／Ｌという標準濃度を用いた。異なる時間に反応装置から標本を取り出し、１３，０００ｒｐｍで５分間１．５ｍＬ入りのマイクロ遠心分離管の中で遠心分離に付した。標本の上清１ｍＬを、１０μＬのＨ２ＳＯ４が入ったＧＣネジトップバイアル内に入れ、４℃で冷蔵庫に入れるか、又は脱イオン水で１：５に希釈して分析のためオートサンプラー上に置いた。
【００６６】
亜酸化窒素分析：　以下の方法により、溶解亜酸化窒素濃度を決定した。簡単に言うと、２．０ｍＬ入りのクリンプキャップバイアル内に１ｍＬの反応装置標本を入れ、生物活性を停止させるため１０μＬの濃ＨＣＬを添加することにより、標本を酸性化した。分析するまで４℃で標本を貯蔵した。溶解の及び気体の亜酸化窒素の間の平衡を樹立するため標本を一晩８０℃で加熱した。Ｓｕｐｅｌｃｏ８０／１００Ｐｏｒａｐａｋ　Ｑｓｓカラムを用いてＧＣ／ＥＣＤ（ＨＰ計器）により亜酸化窒素レベルを決定した。入口及びカラム温度は３０℃であり、合計気体流量は３０ｍＬ／分（５％のメタン、９５％のアルゴン）であった。注入は、バイアルヘッドスペースの１００μＬであり、ＧＣは無分割モードで作動させた。気体標準の０、１０及び１００ｐｐｍのＮ２Ｏ（Ｒｏｂｅｒｔｓ　Ｇａｓ，　Ｃｏ）を用いて、外部標準曲線から亜酸化窒素濃度を決定した。
【００６７】
ＰＨＡ濃度の決定：　バイオマスを反応装置から取出し、予備秤量した７ｍＬ入りバイアルに移し、４℃でＳｏｒｖａｌ　ＳＳ３４ローター内で１０分間４０００ｒｐｍで遠心分離した。上清を取り出し、バイオマスペレットを一晩１０５℃で乾燥させた。バイオマスの乾燥重量を決定した。反応装置内に存在する細菌の質量を毎日以下の要領で決定した：すなわち、乾燥させ予備秤量した１．２μＭのガラスフィルター（Ｇｅｌｍａｎ）を通して３ミリリットルのバイオマスをろ過し、バイオマスを１０５℃で１時間乾燥させ（乾燥重量）、２０分間５５０℃で燃焼させた（灰重量）。
【００６８】
一般的なＰＨＢ方法は、Ｒｉｉｓ及びＭａｉにより開発された方法から誘導される（Ｒｉｉｓ　ａｎｄ　Ｍａｉ（１９８８）前出）。
【００６９】
この方法は、加水分解と及びプロパノール及び塩酸を用いてヒドロキシ酪酸プロピルエステルへのＰＨＢエステル交換とに基づいている。内部標準として安息香酸が用いられる。簡単に言うと、この方法には、１ｍＬのジクロロエタン（ＤＣＥ）、２００μＬの安息香酸原液（５０ｍＬの１−プロパノール中の２．０ｇの安息香酸）及び１ｍＬのプロパノール−ＨＣｌ原液（１体積の濃塩酸及び４体積の１−プロパノール）を、乾燥バイオマス標本の入ったバイアルに添加することが関与する。再懸濁した標本を次に、定期的に振とうしながら、１００℃で２時間、ヒートブロック内で反応させる。その後、標本を室温まで冷却し、２ｍＬの脱イオン水を添加することにより反応を急冷させる。５μＬの有機相（下部相）を取り出し、ＨＰ−５の５％フェニルメチル−シロキサン毛管カラムが備わったＨＰ６８９０ＧＣの中に注入する。使用されたＧＣ分析パラメータは、ヘリウムをキャリヤガスとして用い、１．５ｍＬ／分の気体流量、分割比＝１００；１で、注入は入口−分割モードで行なわれ、入口温度は１８０℃であった。カラム温度は、当初１００℃で２５℃／分の上昇速度を用いて該方法の終りでは、２２５℃であった。０．５分間１００℃でカラムを保持し、合計ランタイムは７．０分であった。検出手段は、２７５℃で作動する水素炎イオン化検出器（ＦＩＤ）であった。気体流量は、４０ｍＬ／分（水素）であり、５０ｍＬ／分のヘリウム補充流量で、空気流量は４５０ｍＬ／分であった。
【００７０】
ＰＨＡ較正標準調製手順：　既知の量のＰＨＢＡ及びＰＨＶＡ（Ｓｉｇｍａ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ社）を含有する標準との比較によりＰＨＡ濃度を決定する。１００ｍｇのＰＨＢ／ＰＨＶを５ｍＬのジクロロエタン（ＤＣＥ）の中に溶解させ、１００℃で加熱させることにより、２０ｇ／ＬのＰＨＢ／ＰＨＶ原液を調製した。この原液を含む容器は、較正された密封バイアルであるべきである。ＰＨＢ／ＰＨＶが溶解状態になった後、これを室温まで冷却し、もとの体積に戻すようＤＣＥを添加した。この２０ｇ／ＬのＰＨＢ／ＰＨＶ原液及びそれから調製した希釈液を使用して、０ｍｇ／ｍｌから約１６．４ｍｇ／ｍｌという一定範囲の反応装置バイオマスＰＨＡ濃度を検出することができる。使用されるバイオマスの最大量は、約１５ｍｇであり、従って、反応装置バイオマス内のＰＨＡの量は、標準により提供されるＰＨＡ濃度の範囲内にあった。
【００７１】
ＰＨＡ濃度は同様に、Ｏｓｔｌｅ及びＨｏｌｔ（１９８２）に基づき、かつ「発明の詳細な説明」において上述した通りに改良された自動螢光方法を用いて決定することもできる。
【００７２】
脱窒ポテンシャルの決定；　脱窒ポテンシャル、すなわちバイオマス１単位あたりの硝酸塩から窒素への還元率は、無酸素性バイオリアクタからのバイオマスを用いて決定された。バイオマスを反応装置から取り出し、遠心分離管へと移し、ペレット化し、リン酸緩衝溶液（ｐＨ７．５、５０ｍＭ）で洗浄し、Ｓ１２の鉱物塩培地（１０ｍＭ　ＮＨ４ＳＯ４；５０ｍＭ　ＫＰＯ４、ｐＨ７．０；２ｍＭ　ｍｇＣｌ２；０．７ｍＭ　ＣａＣｌ２　０．０５ｍＭ　ＭｎＣｌ２：０．００１ｍＭ　ＦｅＣｌ３；０．００１ｍＭ　ＺｎＣｌ３；１．７２μＭ　ＣｕＳＯ４；２．５３μＭ　ＣｏＣｌ２；及び２．４２μＭ　ＮａＭｏＯ２）中に再懸濁させ、アルゴンを散布して酸素を除去した。バイアルには４００〜５００ｍｇ／Ｌの反応装置バイオマスが入っていた。反応を開始させるために、さまざまな炭素混合物と２０ｍｇ／Ｌの硝酸塩−Ｎ（ここで２０ｍｇ／Ｌの硝酸塩−Ｎ×４．５ｇのＮＯ３／ｇＮ＝９０ｍｇ／Ｌの硝酸塩）を嫌気性バイアル中に添加した。使用された炭素源は、フィード組成物（５０／５０のメタノール及び有機酸）、メタノール、有機酸（吉草酸及び酪酸）及び無炭素対照で構成されていた。フィード組成物を用いた反応は、３３ｍｇ／Ｌのメタノール、１２．３ｍｇ／Ｌの吉草酸及び１３．６ｍｇ／Ｌの酪酸を含有していた。メタノール反応は、６６ｍｇ／Ｌのメタノールを含有し、有機酸反応は２４．５ｍｇ／Ｌの吉草酸及び２７．２ｍｇ／Ｌの酪酸を含有していた。硝酸塩除去及び炭素消費の速度を、上述のイオンクロマトグラフィ方法を用いて時間の関数として測定した。無酸素性反応装置の運転条件である３５℃及びｐＨ７．５で研究を行なった。
【００７３】
例１
単離された培養中でのＰＨＡと脱窒の間の相互関係
この例は、連続的無酸素性バイオリアクタ内で決定されるような脱窒速度に対するフィード組成物の影響について記述する。最初の運転条件は、本明細書で「メタノール富有フィード」と呼ばれている９０％のメタノール、５％のアジピン酸、２．５％のシクロペンタノン及び２．５％のヘキサメチレンジアミンを含むフィード組成物を含んでいた。メタノール富有フィードを用いた運転性能及びシステム特性を決定できるように、数汚泥年令すなわち反応装置内に存在するバイオマス全てを置換するのに必要な時間数に等しい期間で、この領域内でシステムを運転した。この期間の後、システムを、「有機酸富有フィード」と呼ばれる５０％のメタノール、２５％の酪酸及び２５％の吉草酸を含むフィード組成物に切換えた（図１及び２の矢印１）。数汚泥年令の間、システムをこのフィード上に維持し、炭素、硝酸塩／亜硝酸塩及びバイオマス（ＭＬＶＳＳ及びＭＬＳＳ）の測定を用いて巨視的レベルで特徴づけした。この運転期間中のさまざまな時点で、さまざまな炭素源上の脱窒取込み速度（ＮＵＲ）を測定するために、バッチ研究を用いた。使用された炭素源は、フィード組成物（５０／５０メタノール及び有機酸）、メタノール、有機酸（吉草酸及び酪酸）及び無炭素対照で構成されていた。
【００７４】
メタノール富有フィードシステムの巨視的性能は、図１及び表１に示されている。
【００７５】
【表１】
2004514545.tif 000004
【００７６】
【表２】
2004514545.tif 000005
【００７７】
メタノール富有フィード組成物での運転の結果、廃液中の低い残留硝酸塩レベル又は亜硝酸塩の欠如によって特徴づけされる通りの確固とした性能がもたらされた。有機酸富有組成物への移行の後、脱窒の効率は劇的に降下した（図１．矢印１）。システムに対する硝酸塩の投入量は、２回、運転停止をシミュレートするためにゼロまで低減され（図１．矢印２及び３）、残留炭素及び硝酸塩を５ｍＭのリン酸緩衝液（ｐＨ７．５）を用いて反応装置から洗い出した。
【００７８】
さまざまな炭素源及び対応する反応装置ＰＨＡレベルを用いたＮＵＲに対するこれらの運転条件の影響は、図２に示されている。メタノール富有フィードでの運転は結果として、炭素源としてメタノールを用いて、ＮＯ３−Ｎ３．３５×１０−４＋／−０．２×１０−４ｍｇ／ＭＬＶＳＳｍｇ−分の範囲内の一貫したＮＵＲ＜Ｒ＞値をもたらした（図２Ａ）。この脱窒速度は、フィード硝酸塩の完全な還元を確保するのに充分なものである。有機酸富有フィードへの移行後（図２Ａの矢印１）、脱窒速度の有意な低下が見られた。メタノールを炭素源としたＮＵＲは、フィードシフトの後２１日以内で１０分の１に減少した（図２Ｂ）。同様に、この期間中、内生的速度は、図２Ｃに示されている無炭素対照において決定された通り、３倍増大した。内生的速度の増大は、バイオマスが内部的に貯蔵された炭素源を用いていたことを示している。しかしながら、フィード組成物でのＮＵＲは、図２Ａに示されているように、同じ時間枠（２１日）内で（約３分の１に）減少した。これらのデータは、メタノール富有フィードからメタノール及び有機酸の両方を含み有機酸富有フィードと呼ばれるフィードへの切換えの後、時間の関数としての特定的ＮＵＲの一般的減少を示している。上述のように、反応装置は、供給されていく速度で硝酸塩と炭素を連続的に代謝させることができなかった。その後、フィードを２４時間リン酸緩衝液（ｐＨ７．５）に切換えて、反応装置から残留炭素及び亜硝酸塩を洗い出した（図２Ａの矢印２）。システムを、有機酸富有フィードで再始動させた。有機酸富有フィード組成物でのＮＵＲは、最初の運転期間に比べて、約２１日という類似の時間枠内で（図２Ａ参照）、脱窒性能の損失が見られたのと共に、約２分の１に減少した。メタノールを炭素源としたＮＵＲは、１０分の１に減少した（図２Ｂ）。同じく最初の運転期間と一貫して、第２の運転の内生的ＮＵＲは１．５倍に増大した（図２Ｃ）。
【００７９】
図１に示されている硝酸塩還元性能の損失（約９５日目）は再現可能であった。この挙動は、硝酸塩代謝の損失を結果としてもたらしたものと同じ条件下で反応装置を運転させることで反復された。これらのデータは、図１の中で９８〜１５５日目に示されている（矢印２〜３の間）。システムの巨視的特性は同じであった。すなわち、図２に示されているように、硝酸塩還元速度は低下し、バイオマス中のＰＨＡレベルは増大した。図１及び２の矢印番号が、同じ作動期間表わすことに留意されたい。これらのデータは、脱窒損失（硝酸塩還元）性能が再現可能であり、無炭素添加標本におけるＮＵＲの増大により表わされているように、脱窒を駆動するべく外生的に供給された炭素を用いるバイオマスの能力の低下によって駆動されるということを示している（図２Ｃ）。出願人らは、ここで、バイオマス中に存在する内部炭素源がＰＨＡであることを決定した（図２Ｄ参照）。
【００８０】
バイオマス中のＰＨＡ含有量とＮＵＲの間の相関関係は図３及び表２に示されている。有機酸富有フィード組成物で測定されたバッチＮＵＲは、１５〜２０％以上のＰＨＡレベルで３〜４分の１低減された。図３及び表２で提示されたデータは、さまざまな運転条件の間に収集されたデータ全てを複合したものである。
【００８１】
【表３】
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【００８２】
データの一部分は、全体的傾向の外にあるが、大部分は、バイオマス内のＰＨＡレベルの増大が硝酸塩取込み速度の低下を結果としてもたらしたという観察事実と一貫性あるものである。メタノールを炭素源とした場合、ＮＵＲは、２０％を上回るＰＨＡレベルで、およそ１ケタ減少した。
【００８３】
システム性能に対するＰＨＡレベルの影響は、〔硝酸塩フィード（ＮＯ３−Ｎｍｇ／Ｌ）〕×〔流量（Ｌ／分）〕に等しいシステムの硝酸塩投入量を、反応装置内の脱窒能力に比較することによって、決定することができる。システム能力は、等式２を用いて最大ＮＵＲにシステム内のバイオマス合計量とＰＨＡ阻害項を乗じることによって推定可能である。
等式２
システム能力＝〔最大硝酸塩速度（硝酸塩−Ｎｍｇ／ＭＬＶＳＳｍｇ−分）−ＰＨＡに起因する減少〕×〔反応装置内の合計バイオマス（ＭＬＶＳＳｍｇ）〕。
【００８４】
ＰＨＡによってひき起こされたＮＵＲの減少についての項は、等式３に示されているような図３に示したデータの線形回帰分析によって決定される。
等式３
ＮＵＲの低下＝（１．５×１０−５　硝酸塩−Ｎｍｇ／ＭＬＶＳＳｍｇ−分−ＰＨＡ％）×（ＰＨＡ％）
【００８５】
システム能力は、完全な脱窒が発生するためには、システムに対する硝酸塩投入量以上でなくてはならない。従って、出願人らの発明は、当業者に対し、廃水バイオリアクタのバイオマス内のＰＨＡレベルを監視し反応装置内の脱窒能力を予告してシステムの性能を決定する能力を提供する。効率の良いシステム性能を維持するべく栄養物制御といったような流入物に対する適切な調整を、以下の例２に記述されたものと同様に行なうことができる。
【００８６】
例２
ＰＨＡレベルに対するさまざまなフィード栄養物の添加の効果
例２は、脱窒性能が、バイオマス中のＰＨＡレベルによる影響を受けるということを実証している。特定的には、ＰＨＡ含有量の増大は、脱窒を駆動するための炭素源としてメタノールを使用するバイオマスの能力の低減に対応していた（図２及び３及び表２を参照のこと）。ＰＨＡの蓄積は、過剰の炭素及び栄養物の窮乏に対する生理学的応答であり、アンモニア、硫酸塩及びリン酸塩といったような多量栄養物及び微量栄養物の添加によって最小限にされ得る。ＰＨＡの蓄積を最小限にし、信頼性の高い脱窒性能を促進するために過剰のアンモニア（生理学的所要量の１．５倍）を含有する反応装置フィード組成が選択された。
【００８７】
バイオマス内のＰＨＡレベルを制御するアンモニアの能力をテストするために、例１に記述された有機酸富有フィード組成物を使用したが、これは、ＰＨＡレベルがこのフィード組成物の場合よりも高かったからである。システムの巨視的性能は、図４に示されている。余剰のアンモニアでの運転中、システム性能は、非常に安定して信頼性の高いものであり、硝酸塩漏出は全く見られなかった。これらの反応装置条件下での性能は、例１に記述されているようなアンモニアの添加無しの運転と顕著なコントラストをなしている（図１参照）。
【００８８】
例１で上述した通り、無酸素性バイオリアクタからのバイオマスを用いることによってＮＵＲ実験を行なった。さまざまな炭素源を用いた硝酸塩取込み速度及び対応する反応装置のＰＨＡレベルは、図５に示されている。図５Ａに示されているアンモニアを伴う炭素源としての有機酸富有フィード組成物でのＮＵＲは、硝酸塩−Ｎ２．８２×１０−４〜６．７５×１０−４ｍｇ／ＭＬＶＳＳｍｇ−分の範囲内のより一貫性ある硝酸塩除去速度を結果としてもたらした。平均フィードＮＵＲ（有機酸富有フィード組成）は、アンモニア添加の無い場合に比べアンモニア添加のある場合に約３０％高いものであった（それぞれ図５Ａと２Ａを比較のこと）。炭素源としてのメタノールを用いた硝酸塩除去速度は、図５Ｂに示されているように硝酸塩−Ｎ１．４９×１０−４〜３．２４×１０−４ｍｇ／ＭＬＶＳＳｍｇ−分の範囲内にあった。これらの速度は、先行する運転条件の間に見られた最大ＮＵＲに匹敵するものであった（共にアンモニア添加無しでメタノール富有フィード及び有機酸富有フィード、図１及び図２）。この期間中の比較的均一なＮＵＲ（図５Ｂ）は、栄養物制御無しの有機酸富有フィードでの作動中に観察されたきわめて可変的なＮＵＲ速度（炭素源としてメタノール）（図２Ｂ）と鋭い対照を成している。
【００８９】
運転条件の関数としてのバイオマス中のＰＨＡ濃度は、図５Ｄに示されている。ＰＨＡのレベルは、栄養物制御を伴う運転（図５Ｄ）に比べてアンモニア添加の無い状態（栄養物制御、図２Ｄ参照）で約２倍高いものであった。栄養物制御の無い場合、生体触媒（バイオマス）の大部分（１５〜３８％）が不活性ポリエステル（ＰＨＡ）である（図２Ｄ）。これとは対照的に、栄養物添加が、ＰＨＡの量を約１０％以下に制御する（図５Ｄ）。これらの結果は、図５Ｃに示されているような無炭素対照反応において観察された低い内生的ＮＵＲと一貫性あるものである。
【００９０】
余剰のアンモニアの添加は、バイオマス内のＰＨＡのレベル低下及び一貫性ある硝酸塩取込み速度を結果としてもたらした。硝酸塩利用速度は、２つの先行する運転状態（共にアンモニア無しのメタノール富有及び有機酸富有）で見られた最大ＮＵＲよりも約３０％高いものであった。これらの結果は、無酸素性システムの性能に対する運転条件の影響及び廃水バイオリアクタ内のバイオマスの組成及びレベルの両方を監視する必要性を強調している。余剰のアンモニアの添加は、バイオマス中のＰＨＡレベルの低下及び安定した信頼性の高い脱窒性能をもたらした。
【００９１】
従って、脱窒ポテンシャルを測るため及びシステムの健全性の一般的尺度として、廃水処理システム内のＰＨＡ及び栄養物レベルの監視を用いることが可能である。廃水処理プロセスの生体触媒効率が損なわれていることの徴候は、ポリヒドロキシアルカノエート濃度がバイオマスの約１５〜約２０乾燥重量パーセントである場合に見られる。このとき、バイオリアクタを効率の良い運転条件に戻すために、バイオリアクタに対するフィード栄養物の適切な調整を行なうことができる。好ましくは、フィード栄養物は、ＰＨＡ濃度がバイオマスの約１０〜約２０乾燥重量パーセントである場合に、活性汚泥環境内で相応して調整される。より好ましくは、フィード栄養物は、ＰＨＡ濃度がバイオマスの約１０〜約１５乾燥重量パーセントである場合に活性汚泥環境内で相応して調整される。フィード栄養物に対して行なわれる調整（すなわち、余剰アンモニア、硝酸塩、尿素、リン供給源、硫黄供給源などの添加）が、バイオリアクタの最適な健全性及び脱窒能力を達成するために効果的である。
【００９２】
例３
炭素流入物の不在下での活性汚泥システム
この例は、バイオリアクタに対する炭素流入物の低下又は不在期間中に生物活性を維持するための方法について記述している。この方法は、通常炭素フィードをバイオリアクタに供給する製造プロセスの定期的運転停止期間中、又は炭素流入物が著しく低下したその他の任意の時点で有用である。現在、運転停止期間中に生存可能なバイオリアクタ培養を維持するために唯一頼れるのは、トウモロコシ浸漬液、糖蜜又はその他の安価な炭素源といったような購入した炭素源をバイオリアクタに供給することである。出願人は、ＰＨＡ蓄積を促進できる条件を識別し、バイオマス中に存在するＰＨＡの量を容易に監視し制御するための方法を提供している。これらの重合体は、内部的に供給される炭素源として使用可能であるため、ＰＨＡ蓄積を、定期的運転停止又は炭素流入物が少ない期間に先立って達成することができる。このとき、窮乏期間中に炭素及びエネルギー源として使用するために蓄積されたＰＨＡを破壊する大部分の天然細菌がもつ能力を、炭素源の購入の必要性なく廃水バイオリアクタ内に生物活性を維持するための１つの方法において開発利用することができる。
【００９３】
出願人は、本書で、定期的運転停止に先立ち微生物の生理機能をＰＨＡ合成に移行させるために栄養物の制限を使用することができるということを実証してきた。特定的に言うと、バイオマスに供給される窒素、リン酸塩、又は硫酸塩の量を制御することによってＰＨＡ形成を刺激することができる。生物学的に必要とされる栄養物の量は、成長収率データ、反応装置に対する炭素投入量及びバイオマス中に存在する各々の栄養物の量から決定できる（廃水工学：その処理、処分及び再利用。Ｍｅｔｃａｌｆ　ａｎｄ　Ｅｄｄｙ，　Ｉｎｃ，　第３版、ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ，　Ｉｎｃ，　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ，　１９９１）。
【００９４】
簡単に言うと、定期的運転停止より約８週間前から始めて、アンモニア添加を徐々にやめていった。ＰＨＡレベルがバイオマスの約２０乾燥重量パーセントに達するまで、１〜２日のベースでバイオマス内のＰＨＡレベルを監視した。炭素流入物を停止し、上述のとおりの方法を用いて、ＰＨＡレベル、ＭＬＶＳＳ及び硝酸塩代謝を監視した。バイオマス中のＰＨＡの量は、一週間以内で２０％から約２％まで低下し、合計１２１ｍｇの硝酸塩が代謝された（図６参照）。
【００９５】
図７に示した通り、ＰＨＡは、アンモニア添加を停止してから約３０日後にバイオマス中で増加し始めた。約５５〜６０日（約８週間）以内で、ＰＨＡレベルは、１５〜４０重量パーセントの範囲内となる。図６に示されているように、６〜７日間バイオマスの維持を支援するためには、約２０％（ＰＨＡ重量／バイオマス重量）のＰＨＡで充分であった。従って、定期的運転停止に先立ち、ＰＨＡの蓄積を誘発するのに運転停止より約８週間前に栄養物制限を開始することが好ましい。
【００９６】
これらの結果は、バイオマスが窮乏しないように保証するべくシステム内のＰＨＡレベルが追跡されていることを条件として、プロセス廃棄物の減量中に炭素源として内部ＰＨＡが機能できるということを実証している。好ましくは、システム内のＰＨＡレベルは、少なくともＭＬＳＳの約１％〜約５％となる。より好ましくは、システム内のＰＨＡレベルは、ＭＬＳＳの約３％〜約５％となる。さらに一層好ましくはシステム内のＰＨＡレベルはＭＬＳＳの少なくとも約５％である。ＰＨＡレベルがＭＬＳＳの約１％〜２％に近づいた場合には、購入された炭素源を供給して、廃水炭素流入物が再開されるまでバイオリアクタを存続可能な状態に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】アンモニア無しの巨視的な反応装置性能を示す。硝酸塩投入量はｍｇ／ｄ単位（黒丸）、反応装置から出る硝酸塩はｍｇ／Ｌ単位（四角）である。データの傾向を示すために、線が引かれている。矢印Ａ：メタノール富有フィードから有機酸富有フィードへの切換え。矢印２：最初の反応装置運転停止。矢印３：第２の反応装置運転停止。
【図２】アンモニア無しで日数で表わした経時的反応装置性能を示す。２Ａ：炭素源として有機酸富有フィード組成物を用いたＮＵＲ対時間の関係。（矢印１：メタノール富有フィードから有機酸富有フィードへの切換え。矢印２：最初の反応装置運転停止。矢印３：第２の反応装置運転停止）。２Ｂ：炭素源としてメタノールを用いたＮＵＲ対時間の関係。２Ｃ：無炭素対照。２Ｄ：バイオマスの乾燥重量パーセントで表わしたＰＨＡ濃度。ＮＵＲ＝硝酸塩−Ｎのｍｇ／ＭＬＶＳＳのｍｇ−分。
【図３】硝酸塩取込み速度（ＮＵＲ）とＰＨＡレベルの相関関係を示す。炭素源として有機酸富有フィード組成を用いたＮＵＲ（黒丸）。炭素源としてメタノールを用いたＮＵＲ（Ｘ）。斜線は、有機酸富有フィード組成物データの直線回帰を表わす。
【図４】アンモニアの添加を伴う巨視的反応装置性能を示す。ｍｇ／ｄ単位の硝酸塩投入量（黒丸）、ｍｇ／Ｌ単位の反応装置から出る硝酸塩（白四角）。データの傾向を例示するべく線が引かれている。
【図５】アンモニア添加を伴う経時的反応装置性能を示す。５Ａ：炭素源として有機酸富有組成を用いたＮＵＲ対時間の関係。５Ｂ：炭素源としてメタノールを伴うＮＵＲ対時間の関係。５Ｃ：無炭素対照。５Ｄ：バイオマス乾燥重量パーセント単位のＰＨＡ濃度。ＮＵＲ＝硝酸塩−Ｎのｍｇ／ＭＬＶＳＳのｍｇ−分。
【図６】炭素源としての内部ＰＨＡを示す。黒丸は細胞質量のＰＨＡ重量部分を表わす。黒四角は、反応装置内の硝酸塩濃度を表わす。傾向を例示するべく線が引かれている。
【図７】アンモニア制限中のＰＨＡの蓄積を示す。四角は、反応装置に対する硝酸塩の投入量を表わし、円は反応装置内の残留硝酸塩を表わし、菱形はバイオマス内のＰＨＡの重量百分率を表わす。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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2004514545.tif 000054
【国際調査報告】
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