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脱窒性リン酸蓄積細菌・・・・その2

脱窒性リン酸蓄積細菌についての書きかけでした。


前回のサマリー
  • 嫌気条件で有機物を取り込んで Polyhydroxylalkanoate (PHA)という物質を合成する。
  • PHAを好気条件で分解し得られるエネルギーを使って、好気条件でリン酸の取り込みを行う。
  • 無酸素状態では硝酸を電子受容体として利用し、硝酸とリン酸の取り込みを行う。
  • 好気条件で有機物(炭素源)を供給するとPHAの合成を引き起こしリン酸の蓄積が阻害される。

概ねこんなことで説明がつきそうです。
上記に追加するとすれば、
  • 脱窒性リン酸蓄積細菌を増やすには、嫌気環境と有機物(炭素源)が必要である。
  • リン酸の取り込みは、好気、嫌気のいずれにおいて炭素源の添加の有無にかかわらずほぼ一定である。

言い換えれば、いくらペレットを入れてもペレットの周囲に嫌気層ができないとポリリン酸蓄積細菌は増えないってことでしょう。そして、いったん脱窒性リン酸蓄積細菌が増えれば、嫌気、好気にかかわらず、それなりにリン酸は減少するはず。


次のグラフを見ながら考えるとよーく理解できたような気がします。
 このグラフでは、無酸素状態で、リン酸も硝酸もほぼ消失しています。
10112701.jpg

Journal of Environmental Biotechnology Vol. 4, No. 2, 95–99, 2005 より引用


ただ、これらの現象は、AOAプロセスといわれる特殊な環境下での実験系なのですくにバイオペレットに置き換えていいのかどうかは???ですが理解の助けにはなります。

AOAプロセとは、Anerobic(嫌気)・Aerobic(好気)・anoxic(無酸素)の異なる状態を連続的変化させる方法のようですが、BioPelletではこの3相はペレットの周囲で同時に起きている現象でしょう。

よく出てくるこの図
10112702.jpg
よく見かける図には、嫌気層と好気層しかありませんが、その間に無酸素層を入れたほうがより現実的でしょう。

ただ、ここに記した青色の好気層、メインの細菌群は硝化菌群なのか、リン酸蓄積細菌なのか?
根拠はありませんが、青い部分は硝化菌群がメインで、リン酸蓄積細菌は少ないのでは?そして、リン酸蓄積細菌は主には、無酸素層、嫌気層を中心に存在していると思いいてます。 
 
青い層に、脱窒リン酸蓄積細菌がいないもしくは少ないとすると、AOAのうち嫌気と無酸素しか存在しないことになってしまします。

が、しかし、バイオペレットは水流に乗っけてゴロゴロさせることが基本。
はじめは、バイオフィルムしっかり出来上がったペレットも、
10112704.jpg 
ぶつかり、こすれあって
10112703.jpg 
酸素をたっぷり含んだ海水に触れる無酸素層が好気層になったり、嫌気層が無酸素層になったり
一方では、その逆も並行しておこり、バイオフィルムが厚くなっているところもあるのでしょう・・・
10112705.jpg 

何が言いたいか?

大したことはありません。
チャンバーの中で、ペレットがゴロゴロすることで、嫌気、好気、無酸素の3相が同時に存在しているのだろうということが容易に想像できます。
そして、チャンバー内の流量を増やせば、好気状態の細菌群が増え、逆に流量を落とせば、嫌気状態の細菌が増えることになるのでしょう。

これらの現象がバランス良く存在すれば、ペレット周囲で脱窒性リン酸蓄積細菌が増殖し、無酸素層で、硝酸とリン酸を取り込み、好気層では、硝化がおこり、ゴロゴロしている間にちぎれた細菌は、スキマーでこしとられる。 というサイクルが出来上がるのでしょう。



こんなことは、すでにどこのHPにも書いてあって、新しいことではありません。
今回、記事にしたかったのは、バイオペレットでうまくいかなかったときの対処方法です。

なんとなく、ヒントが見つかったような気がします。










が、結局記事がだらだらと長くなってしまったので、この後は その3 へ
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