Thesis (Ph. D.)--University of Tsukuba, (A), no. 2828, 2002.3.25Includes bibliographical reference

金 容奭

筑波大学University of Tsukuba博士（学術）Doctor of Philosophy2001【要旨】thesi

金, 容奭

52487

Tsukuba Repository  (Tulips-R)

Process development of nitrate removal ingroundwater using starch degradablepsychrophilic denitrifier著者 金 容?内容記述 Thesis (Ph. D.)--University of Tsukuba, (A),no. 2828, 2002.3.25Includes bibliographical references発行年 2002URL http://hdl.handle.net/2241/2036　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　匡12◎週　　　　　　　　　　　きむ　　よん　　そく氏名（国籍）　金容爽（韓　国）学位の種類博士（学術）学位記番号　博甲第2828号学位授与年月日　　平成14年3月25日学位授与の要件　　学位規則第4条第1項該当審査研究科　　農学研究科学位論文題目　　帥cessdevei◎岬釧1ofni油te㈱◎valinground蝸t舳sings1archdegζadablepsy伽o一　　　　　　　　　　　帥眈de前湘er　　　　　　　　　　　（澱粉資化性好冷性細菌を用いた硝酸汚染地下水の浄化プロセスの闘発）主査　筑波大学教授　工学博士　松村正利副査　筑波大学教授　工学博士　田中秀夫副査　筑波大学教授　工学博士　向高祐邦副査　筑波大学教授　工学博士　國府田悦男論文の内容の要旨　硝酸性窒素は，多量に含まれるとヒトの体内で亜硝酸性窒素に還元されて血液申のヘモグロビンと結合するため，メトヘモグロビン欠症を引き起こす原因物質とされている。このため硝酸性窒素による地下水汚染が近年大きな社会問題になっている。水道水質基準では硝酸性および亜硝酸性窒素ともに10㎜g／1以下と定められているが，基準を上まわる硝酸性窒素汚染が全国各地で明らかになっている。　硝酸性窒素は，土地利用特性に固有の形態で地下環境中に負荷されている。地下水からの硝酸性窒素の除去技術は，大きく分けて生物学的処理と物理化学的処理による技術がある。生物学的処理による脱窒は，排水処理技術として実用化されてきた硝化・脱窒プロセスを地下水に含まれている硝酸性窒素の除去技術として適用したものである。生物学的脱窒処理は，脱窒菌の働きを利用して硝酸性窒素を窒素ガスに還元するものであり，通常は水素供与体を添加するほか，燐酸塩等の栄養分の補給も必要となる。本研究ではこのような硝酸性窒素に汚染されている地下水を最終的に飲用水として使用することを目的としたため，まず，飲用に応用できる安全な電子供与体である澱粉を炭素源として利用できる好冷性脱窒細菌を湖沼の底泥から単離し，その単離した菌体を澱粉由来の生分解性プラスチックに固定し，モデル実験系において硝酸汚染地下水の直接浄化を試みた。次に，実地下水を処理ために単離した菌体をセルロース担体に固定し，外部から炭素源として可溶性澱粉を供給することで地下水中に含まれている硝酸性窒素を高速で処理できるプロセスの構築を試みた。　本研究では，茨域県水戸市千波湖の底泥より低温（4℃）で澱粉を炭素源として利用する好冷性脱窒菌の単離を試みた。脱窒テストの結果，＃47株が著しい脱窒能を示した。この澱粉分解性好冷性脱窒菌＃47株の王6SrRNA遺伝子を分析し，MicroSeqのデータベースで照合したところ，相同率95．77％でノα肋加oゐα肋7ゴ脇伽ゴ∂㈱およびP∫θ〃o㈱舳∫榊助肋ωが最も近縁菌群であるとの知見が得られた。叶方，BLASTSearchでは相同率98．12％でZooψoω班が呈示された。次に＃47株を澱粉由来の生分解性プラスチック担体に固牢し，微量有機元素を含有しない人工培地で脱窒を試みた。回分実験を始めてから6日目には五70mg／1の硝酸性窒素が完全に処理された。しかし，回分脱窒を三回繰り返した際に脱窒能が急激に低下した。その原因として生分解性プラスチックの澱粉成分の分解が考えられたため，再び生分解性プラスチック投入したところ脱窒能が回復した。実験によ。り，1gの硝酸性窒素除去に必要な生分解性プラスチック量はα568gであることが明らかになった。次に，実地下水として茨城一268’県鉾田町の井戸水を用い，炭素源として可溶性澱粉を供給して＃47株固定化担体により地下水申の硝酸性窒素を処理する実験を行った。現場での脱窒テストに先立ち，本システムによって十分に脱窒を行わせるために必要な最適C州比（TOC州OゴN）およびP／N比（P○。ゼ州○ゴN）を回分実験により求めたところ，それぞれ2．5一＆OおよびO．05－O．10であった。得られた最適条件下で4ヶ月の長期脱窒試験を現場で行った。服丁を4時問から序々に小さくしO－25時聞まで低下させて脱窒を行ったところ，服TO－75時聞までは安定して流入窒素（ユ30－65㎜gNO。一N／1）の95－100％を脱窒することができた。最大脱窒速度O－46㎏一N／m3dは服丁α75時聞で得られた。現場試験においてHRT！時問の条件で99．5％の脱窒を行うための要したC州比は2．58であった。これは1gの硝酸態窒素を脱窒するために4．3gの可溶性デンプンを要したことを示している。最後に，処理地下水中に含まれているTOC（11，2mg／1）と菌体を処理するため，膜濾過法を後処理として適用したところ，分子量分画10，000のUF膜でTOC（1．2mg／1以下）と菌体は完全に除去することができた。　本研究により，適当な好冷性細菌を選択した固定化シスーテムを最適条件下で用いることで低温条件の地下水の脱膣が現場でも可能であることが示された。処理後の地下水の用途として飲料水を想定した場合，無毒であるデンプンを用いた脱膣プロセスは有用である。審査の結果の要旨　生物学的脱膣法は排水処理において多くの研究がなされできたが，地下水に適用された例は少ない。これは，地下水の水質が低温，有機物質及び重金属などのトレースエレメントが少ない貧栄養水であり，これに耐える脱窒菌の探索が行われていなかったことに起因する。　本論文では，湖沼の底泥という新たな微生物分離源から澱粉を資化する耐冷性貧栄養脱窒菌を分離し，本菌を澱粉由来の生分解性プラスチックに固定化して地下水の直接浄化に利用するという新たなアイディアを提案した。また，地下水を汲み上げて高速度で窒素を除去出来ることも実際の地下水で実証した。これらの知見は，今後汚染地下水の浄化に大きく貢献する。　よって，著者は博士（学術）の学位を受けるに十分な資格を有するものと認める。一269一

Process development of nitrate removal in groundwater using starch degradable psychrophilic denitrifier

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Tsukuba Repository (Tulips-R)