專利名稱：厭氧性氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種厭氧性氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)方法和裝置，特別是涉及一種用于除去廢水等含氮液的氮、將作為含氮液中的氮成分的氨和亞硝酸作為基質(zhì)而用于有效地培養(yǎng)進(jìn)行厭氧性氧化處理的厭氧性氨氧化細(xì)菌的厭氧性氨細(xì)菌的培養(yǎng)方法及裝置。
背景技術(shù)：
在污水或產(chǎn)業(yè)廢水等含氮液中含有的氮成分，從成為湖沼等水系中富營養(yǎng)化的原因、水系中的溶解氧降低的原因等理由出發(fā)，在向體系外排出含氮液之前需要除去其氮成分。作為該含氮液中含有的氮成分，氨態(tài)氮、亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮、有機(jī)態(tài)氮是主要成分。
以往，作為此種處理廢水的方法，在含有的氮濃度低時(shí)，也使用基于離子交換法的除去或基于臭氧的氧化，但在氮為中高濃度的情況下，采用利用生物處理的方法。
在上述生物處理中，進(jìn)行的是通過需氧硝化和厭氧脫氮的硝化/脫氮處理。在需氧硝化中，在硝化槽中利用氨氧化細(xì)菌(亞硝化單胞菌(Nitrosomonas)屬、亞硝化球菌(Nitrosococcus)屬、亞硝化螺菌(Nitrosospira)屬、亞硝化葉菌(Nitrosolobus)屬等)和亞硝酸氧化細(xì)菌(硝化桿菌(Nitrobactor)屬、硝化螺菌(Nitrospira)屬、硝化球菌(Nitrococcus)屬、硝化刺菌(Nitrospina)屬等)，對已處理的含氮液中的氨態(tài)氮以及亞硝態(tài)氮進(jìn)行需氧性氧化。另一方面，在厭氧脫氮中，在脫氮槽中利用脫氮假單胞菌屬(Pseudomonas denitrificans)等的他養(yǎng)細(xì)菌，進(jìn)行厭氧脫氮。
另外，在需氧硝化中，是在硝化槽的負(fù)荷為0.2～0.3kg-N/m3/d的范圍內(nèi)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。另一方面，在厭氧脫氮中，是在脫氮槽的負(fù)荷為0.2～0.4kg-N/m3/d的范圍內(nèi)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。因而，當(dāng)處理的含氮液中的總氮濃度在30～40mg/L的范圍時(shí)，在硝化槽需要6～8小時(shí)、脫氮槽需要5～8小時(shí)的滯留時(shí)間，所以必須設(shè)置大規(guī)模的各處理槽。
此外，在產(chǎn)業(yè)廢水等只含有無機(jī)物的含氮液中，硝化槽和脫氮槽的負(fù)荷被設(shè)定為與上述負(fù)荷相同，但在進(jìn)行脫氮時(shí)需要有機(jī)物。因而，有如下所示的新問題，即，必須添加相對于處理的含氮液中的氮濃度為3～4倍濃度的甲醇，不僅需要最初成本，而且還需要大量的運(yùn)行成本。
與此相對，最近，如專利文獻(xiàn)1中公開的那樣，利用厭氧性氨氧化法除氮受到人們的關(guān)注。該厭氧性氨氧化法是，將處理的含氮液中的氨作為電子供體、將亞硝酸作為電子受體，利用厭氧性氨氧化細(xì)菌群，按照下面所示的化學(xué)式1(參照非專利文獻(xiàn)1)，同時(shí)對氨和亞硝酸進(jìn)行脫氮的方法。

通過上述的厭氧性氨氧化法，將處理的含氮液中的氨作為供氫體進(jìn)行利用，具有可以大幅度減少在以往的脫氮法中必需的甲醇等的使用、可以減少由處理導(dǎo)致的污泥的產(chǎn)生量等優(yōu)點(diǎn)，作為以后的除氮方法，認(rèn)為是有效的方法。
作為承擔(dān)該厭氧性氨氧化反應(yīng)的微生物，在非專利文獻(xiàn)2中報(bào)道了浮霉菌(Planctomycetes)屬的微生物。
但是，上述的在廢水除氮處理中利用的微生物，通常增殖速度慢而且菌體收率低。因而，在廢水處理中需要大量這些微生物的菌體，所以微生物的培養(yǎng)或馴化(acclimatization)需要很多時(shí)間。
為了應(yīng)對這些問題，在專利文獻(xiàn)2中提出了在硝酸細(xì)菌的對數(shù)增殖期，通過控制作為基質(zhì)的氨的添加量而有效地培養(yǎng)增殖速度慢的硝酸細(xì)菌的方法。
專利文獻(xiàn)1特開2001-037467號公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開平9-187272號公報(bào)非專利文獻(xiàn)1Strous M.et al.，(1998)The sequencing batch reacture as apowerful tool for the study of slowly growing anaerobic ammonium-oxidezingmicroorganisms.Appl.Microbiol.Biotechnol.，50，589-596非專利文獻(xiàn)2Strous M.et al.，(1999)Missing lithotroph identified asnew planctomycete.Nature，400，446-449發(fā)明內(nèi)容然而，上述的厭氧性氨氧化法盡管有很多提議，但仍難以實(shí)用化，一般都沒有被普及。
作為其原因，可以舉出在厭氧性氨氧化處理法中使用的厭氧性氨氧化細(xì)菌不僅增殖速度緩慢，而且菌體收率低。特別是，浮霉菌(Planctomycetes)屬的微生物被報(bào)道說由1個(gè)菌體增殖為2個(gè)菌體的時(shí)間(倍增時(shí)間)需要11天，其增殖緩慢成為通向?qū)嵱没拇笳n題。那么，目前的現(xiàn)狀是尚沒有與該厭氧性氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)法有關(guān)的具體報(bào)道。
為了開動通過厭氧性氨氧化法處理廢水的設(shè)施，需要含有厭氧性氨氧化細(xì)菌的種污泥，為了在短期內(nèi)穩(wěn)定地調(diào)試廢水處理裝置，必須投入菌數(shù)多的種污泥。
但是，將倍增速度需要多達(dá)11天的細(xì)菌作為種污泥進(jìn)行有效培養(yǎng)，這是利用厭氧性氨氧化法的廢水處理通向?qū)嵱没拇笳n題，解決該問題成為厭氧性氨氧化法通向?qū)嵱没漠?dāng)務(wù)之急。
而且，在厭氧性氨氧化法中，可以如上所述進(jìn)行高速處理，因此，需要在如專利文獻(xiàn)2所示的硝化細(xì)菌的培養(yǎng)中沒有經(jīng)歷過的那樣的基質(zhì)消耗速度，還由于細(xì)菌的增殖速度緩慢而需要較長的培養(yǎng)時(shí)間，所以在培養(yǎng)時(shí)需要龐大量的基質(zhì)。因而，不僅在供給基質(zhì)中需要很多成本，而且通過培養(yǎng)會產(chǎn)生大量的廢液，所以也會產(chǎn)生處理該廢液需要很多成本這樣的新問題。
本發(fā)明正是鑒于這樣的情況而完成的發(fā)明，其目的在于，提供一種如下所述的厭氧性氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)方法和裝置，其中，是在將氨和亞硝酸作為基質(zhì)的厭氧性氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)中，在沒有浪費(fèi)的情況下供給基質(zhì)，能夠產(chǎn)生菌體濃度高的種污泥，或者在短期內(nèi)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的調(diào)試。
本發(fā)明之一中記載的本發(fā)明為了達(dá)到上述目的，提供一種厭氧性氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)方法，其是以亞硝酸和氨為基質(zhì)，在培養(yǎng)槽中培養(yǎng)進(jìn)行厭氧脫氮的厭氧性氨氧化細(xì)菌，將上述基質(zhì)的供給速度設(shè)為Y、將上述基質(zhì)的供給常數(shù)設(shè)為K、將進(jìn)入對數(shù)增殖期后的培養(yǎng)天數(shù)設(shè)為T、將培養(yǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)的基質(zhì)濃度設(shè)為A，此時(shí)，從上述厭氧性氨氧化細(xì)菌進(jìn)入對數(shù)增殖期開始，對提供給上述培養(yǎng)槽的基質(zhì)的供給速度Y進(jìn)行控制，以滿足下式Y(jié)＝A×exp(K×T)。
本發(fā)明人對以往報(bào)道的厭氧性氨氧化細(xì)菌的倍增時(shí)間持有疑問，在基因水平上研究增殖速度，結(jié)果得出如下觀點(diǎn)，即倍增時(shí)間不是以往報(bào)道的11天，而是最大為1.8天。本發(fā)明以該新觀點(diǎn)為基礎(chǔ)，通過在培養(yǎng)槽中使厭氧性氨氧化細(xì)菌發(fā)生增殖，在沒有浪費(fèi)的情況下供給基質(zhì)而生成菌體濃度高的種污泥，或者進(jìn)行培養(yǎng)槽的調(diào)試。
如上所述，本發(fā)明中的培養(yǎng)槽并不限定于培養(yǎng)厭氧性氨氧化細(xì)菌的種污泥，在培養(yǎng)槽為實(shí)際裝置的厭氧性氨氧化槽時(shí)，也可以將本發(fā)明用于厭氧性氨氧化槽的調(diào)試運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)也可以作為在運(yùn)轉(zhuǎn)中厭氧性氨氧化細(xì)菌失活時(shí)的馴化方法使用。
根據(jù)本發(fā)明之一，從厭氧性氨氧化細(xì)菌進(jìn)入對數(shù)增殖期時(shí)開始，對提供給培養(yǎng)槽的基質(zhì)的供給速度Y進(jìn)行控制，以使其滿足Y＝A×exp(K×T)，所以可以有效地對厭氧性氨氧化細(xì)菌進(jìn)行連續(xù)培養(yǎng)，可以容易地調(diào)制高濃度的厭氧性氨氧化細(xì)菌。另外，通過將供給常數(shù)K和作為新觀點(diǎn)而得到的倍增時(shí)間即厭氧性氨氧化細(xì)菌的基質(zhì)消耗速度結(jié)合起來，可以在不浪費(fèi)的情況下供給基質(zhì)，進(jìn)行有效培養(yǎng)。這樣，可以在不浪費(fèi)的情況下供給基質(zhì)并生成菌體濃度高的種污泥，所以可以降低基質(zhì)的供給成本，同時(shí)可以大幅度地削減廢液的處理成本。
本發(fā)明之二的特征在于，在本發(fā)明之一中，以上述厭氧性氨氧化細(xì)菌具有的16SrRNA基因?yàn)榛A(chǔ)的DNA堿基序列的特定區(qū)域，含有序列表的序列編號1～9所示的序列中的至少1種以上的序列。
在這里，本發(fā)明之二中記載的厭氧性氨氧化細(xì)菌的基因序列，被注冊在DDBJ(DNA Data Bank of Japan)中，序列編號1的注冊號為AB164467、序列編號2的注冊號為AB164468、序列編號3的注冊號為AB164469、序列編號4的注冊號為AB164470、序列編號5的注冊號為AB164471、序列編號6的注冊號為AB164472、序列編號7的注冊號為AB164473、序列編號8的注冊號為AB164474、序列編號9的注冊號為AB164475。
本發(fā)明之二是對基于16SrRNA基因的DNA堿基序列的特定區(qū)域含有序列表的序列編號1～9所示序列中的至少1種以上的序列的厭氧性氨氧化細(xì)菌應(yīng)用本發(fā)明之一，可以獲得更好的效果。
本發(fā)明之三是在本發(fā)明之一或二中，提供給上述培養(yǎng)槽的氨和亞硝酸的比率被控制在1∶0.5～2.0的范圍。
本發(fā)明之三規(guī)定了作為基質(zhì)的氨與亞硝酸的比率的優(yōu)選范圍，比率優(yōu)選在1∶0.5～2.0的范圍，更優(yōu)選在1∶1～1.5的范圍，特別優(yōu)選為1∶1.3。
本發(fā)明之四是在本發(fā)明之一至三的任一方案中，上述基質(zhì)的供給常數(shù)K被設(shè)定在0.05～0.28的范圍。
本發(fā)明之四是將供給常數(shù)K和作為新觀點(diǎn)而得到的倍增時(shí)間結(jié)合起來而設(shè)定的優(yōu)選范圍，供給常數(shù)K優(yōu)選為0.05～0.28的范圍。
當(dāng)用以往報(bào)道的倍增時(shí)間11設(shè)定供給常數(shù)K時(shí)，即使菌體與增殖速度為1∶1的關(guān)系即如果菌體增加到2倍則處理速度變?yōu)?倍的理想關(guān)系，在供給常數(shù)K的值中，0.069是可以設(shè)定的最大值。實(shí)際上，如果考慮菌體與增殖速度不可能為1∶1的關(guān)系，就供給常數(shù)K的值而言，不到0.05是常識的值。因而，基于發(fā)明者的倍增時(shí)間為1.8天這樣的新觀點(diǎn)，本發(fā)明之三中的供給常數(shù)K是可以在開始設(shè)定的值。
本發(fā)明之五是在本發(fā)明之一至三的任一方案中，上述基質(zhì)的供給常數(shù)K被設(shè)定在0.06～0.15的范圍。
本發(fā)明之五規(guī)定了供給常數(shù)K的更優(yōu)選的值，所以供給常數(shù)K更優(yōu)選在0.06～0.15的范圍。這是因?yàn)?，根?jù)厭氧性氨氧化細(xì)菌培養(yǎng)的諸條件，最佳的供給常數(shù)K也會多少發(fā)生變化，為了使其很難受到培養(yǎng)的諸條件的影響，優(yōu)選將供給常數(shù)K設(shè)定在0.06～0.15的范圍。
本發(fā)明之六是在本發(fā)明之一至三的任一方案中，上述基質(zhì)的供給常數(shù)被設(shè)定在0.07～0.12的范圍。
本發(fā)明之六是更難以受到培養(yǎng)的諸條件的影響的范圍，特別優(yōu)選設(shè)定在該范圍的供給常數(shù)K來培養(yǎng)。
本發(fā)明之七是在本發(fā)明一至六的任一方案中，近似于用上述式Y(jié)＝A×exp(K×T)的表示的增加曲線，階段形地使上述基質(zhì)供給速度Y’增加，同時(shí)每個(gè)階段增加的培養(yǎng)槽內(nèi)的亞硝態(tài)氮濃度被控制在最大不超過70mg/L。
這對于厭氧性氨氧化細(xì)菌而言，具有如下的特有性質(zhì)如果將亞硝酸作為基質(zhì)同時(shí)亞硝酸濃度過高，則活性降低，在極端的情況下會失活，如果考慮這種特性進(jìn)行培養(yǎng)。則不能有效地進(jìn)行培養(yǎng)。
在本發(fā)明之七中，是使其與用上述Y＝A×exp(K×T)的式子表示的增加曲線接近而階段形地使基質(zhì)供給速度Y增加，從而向培養(yǎng)槽供給基質(zhì)的情況，每個(gè)階段增加的培養(yǎng)槽內(nèi)的亞硝態(tài)氮濃度被控制在最大不超過70mg/L。這樣，厭氧性氨氧化細(xì)菌不會在培養(yǎng)中活性降低或失活。每個(gè)階段增加的亞硝態(tài)氮濃度更優(yōu)選被控制在最大不超過50mg/L。
本發(fā)明之八是在本發(fā)明之一至七的任一方案中，從上述厭氧性氨氧化細(xì)菌進(jìn)入對數(shù)增殖期的時(shí)刻開始，由向上述培養(yǎng)槽中供給的基質(zhì)濃度與在從上述培養(yǎng)槽排出的液體中殘存的基質(zhì)濃度之間的差，求得實(shí)際基質(zhì)消耗速度y，在將上述基質(zhì)的消耗速度設(shè)為y、上述基質(zhì)的消耗常數(shù)設(shè)為k、進(jìn)入對數(shù)增殖期之后的培養(yǎng)天數(shù)設(shè)為T、培養(yǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)的基質(zhì)濃度設(shè)為a時(shí)，用y＝a×exp(K×T)表示的基質(zhì)消耗速度的式子和上述求得的基質(zhì)消耗速度y，算出基質(zhì)的消耗常數(shù)k，將上述供給常數(shù)k設(shè)定為與上述已算出的消耗常數(shù)k一致。
如上所述的供給常數(shù)K被設(shè)定在0.05～0.28的范圍內(nèi)，在本發(fā)明之八中，也設(shè)定了在該范圍中的最適供給常數(shù)K。
本發(fā)明之八設(shè)定供給常數(shù)K以使基質(zhì)供給速度與基質(zhì)消耗速度一致，由此進(jìn)一步消除基質(zhì)浪費(fèi)，進(jìn)行有效的培養(yǎng)。即，由提供給培養(yǎng)槽中的基質(zhì)濃度與在從培養(yǎng)槽排出的液體中殘存的基質(zhì)濃度之間的差，可以求得實(shí)際基質(zhì)消耗速度y，所以使用該求得的基質(zhì)消耗速度y，由作為基質(zhì)消耗速度的式子的y＝a×exp(K×T)，計(jì)算出消耗常數(shù)k。如果將供給常數(shù)K設(shè)定為與已算出的消耗常數(shù)k一致，可以在沒有浪費(fèi)的情況下將提供給培養(yǎng)槽的基質(zhì)用于培養(yǎng)。另外，本發(fā)明之一所述的A是從基質(zhì)供給速度側(cè)觀看時(shí)的培養(yǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)的基質(zhì)濃度，本發(fā)明之八所述的a是從基質(zhì)消耗速度側(cè)觀看時(shí)的培養(yǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)的基質(zhì)濃度。由此，雖然改變A和a的符號，都同樣是指培養(yǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)的基質(zhì)濃度。
本發(fā)明之九中記載的發(fā)明為了達(dá)到上述目的，提供一種厭氧性氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)裝置，其是以亞硝酸和氨作為基質(zhì)而在培養(yǎng)槽中培養(yǎng)進(jìn)行厭氧脫氮的厭氧性氨氧化細(xì)菌，其具備供氨機(jī)構(gòu)，其以規(guī)定濃度向上述培養(yǎng)槽中供給上述基質(zhì)的一方的氨；供亞硝酸機(jī)構(gòu)，其以規(guī)定濃度向上述培養(yǎng)槽中供給上述基質(zhì)的另一方的亞硝酸；和控制機(jī)構(gòu)，其在將上述基質(zhì)的供給速度設(shè)為Y，將上述基質(zhì)的供給常數(shù)設(shè)為K，將進(jìn)入對數(shù)增殖期后的培養(yǎng)天數(shù)設(shè)為T，將培養(yǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)的基質(zhì)濃度設(shè)為A時(shí)，從上述厭氧性氨氧化細(xì)菌進(jìn)入對數(shù)增殖期開始，對提供給上述培養(yǎng)槽的基質(zhì)的供給速度Y進(jìn)行控制，以滿足式子Y＝A×exp(K×T)。
本發(fā)明之九將本發(fā)明作為裝置的構(gòu)成，當(dāng)從供氨機(jī)構(gòu)和供亞硝酸機(jī)構(gòu)向培養(yǎng)槽中供給作為基質(zhì)的氨和亞硝酸來培養(yǎng)厭氧性氨氧化細(xì)菌時(shí)，利用控制機(jī)構(gòu)對提供給培養(yǎng)槽中的基質(zhì)的供給速度Y進(jìn)行控制，以便滿足式子Y＝A×exp(K×T)。這樣，可以在沒有浪費(fèi)的情況下提供基質(zhì)，并生成菌體濃度高的種污泥，所以可以降低基質(zhì)的供給成本，同時(shí)可以大幅度地削減廢液的處理成本。
本發(fā)明之十是在本發(fā)明之九中，以上述厭氧性氨氧化細(xì)菌具有的16SrRNA基因?yàn)榛A(chǔ)的DNA堿基序列的特定區(qū)域，含有序列表的序列編號1～9所示的序列中的至少1種以上的序列。
本發(fā)明之十是對基于16SrRNA基因的DNA堿基序列的特定區(qū)域含有序列表的序列編號1～9所示序列中的至少1種以上的序列的厭氧性氨氧化細(xì)菌應(yīng)用本發(fā)明之九，可以獲得更好的效果。
本發(fā)明之十一是在本發(fā)明之九或十中，上述控制機(jī)構(gòu)對上述供氨機(jī)構(gòu)與上述供亞硝酸機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，以使提供給上述培養(yǎng)槽的氨和亞硝酸之間的比率在1∶0.5～2.0的范圍。
控制機(jī)構(gòu)優(yōu)選控制上述供氨機(jī)構(gòu)與上述供亞硝酸機(jī)構(gòu)，并使提供給培養(yǎng)槽的氨和亞硝酸之間的比率在1∶0.5～2.0的范圍，更優(yōu)選在1∶1～1.5的范圍，特別優(yōu)選為1∶1.3。
本發(fā)明之十二是在本發(fā)明之九至十一的任一方案中，具備對提供給上述培養(yǎng)槽的基質(zhì)濃度進(jìn)行測定的第1測定機(jī)構(gòu)，和對從上述培養(yǎng)槽排出的液體中所殘存的基質(zhì)濃度進(jìn)行測定的第2測定機(jī)構(gòu)，上述控制機(jī)構(gòu)從上述第1測定機(jī)構(gòu)的測定結(jié)果和上述第2測定機(jī)構(gòu)的測定結(jié)果之間的差，求得基質(zhì)消耗速度y，當(dāng)將上述基質(zhì)的消耗速度設(shè)為y、上述基質(zhì)的消耗常數(shù)設(shè)為k、將進(jìn)入對數(shù)增殖期后的培養(yǎng)天數(shù)設(shè)為T、培養(yǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)的基質(zhì)濃度設(shè)為a時(shí)，用求得的基質(zhì)消耗速度y和式子基質(zhì)消耗速度y＝a×exp(K×T)計(jì)算出基質(zhì)的消耗常數(shù)k，根據(jù)已算出的消耗常數(shù)k，設(shè)定上述供給常數(shù)K。
作為以消耗常數(shù)k為基礎(chǔ)設(shè)定供給常數(shù)K的一個(gè)例子，將供給常數(shù)K設(shè)定成為與消耗常數(shù)k一致。這樣，通過按照使基質(zhì)供給速度與基質(zhì)消耗速度一致的方式設(shè)定供給常數(shù)K，可以進(jìn)一步消除基質(zhì)的浪費(fèi)，進(jìn)行有效的培養(yǎng)。
如以上說明，通過本發(fā)明的厭氧性氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)方法和裝置，在將氨和亞硝酸作為基質(zhì)培養(yǎng)厭氧性氨氧化細(xì)菌中，可以在沒有浪費(fèi)的情況下提供基質(zhì)而生成菌體濃度高的種污泥，或者在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的調(diào)試。這樣，可以降低基質(zhì)的供給成本，同時(shí)大幅度地削減廢液的處理成本。


圖1是說明為了確認(rèn)厭氧性氨氧化細(xì)菌的倍增時(shí)間而進(jìn)行的連續(xù)培養(yǎng)試驗(yàn)的結(jié)果的示意圖。
圖2是表示在已實(shí)施適當(dāng)?shù)幕|(zhì)的供給速度時(shí)的培養(yǎng)時(shí)間和脫氮速度的關(guān)系圖。
圖3是說明為了設(shè)定Y＝A×exp(K×T)的供給常數(shù)K而進(jìn)行的連續(xù)培養(yǎng)試驗(yàn)的結(jié)果的示意圖。
圖4是表示本發(fā)明的厭氧性氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。
圖5是說明作為基質(zhì)的供給方法的一個(gè)實(shí)施方式的階段形的供給方法的示意圖。
圖6是說明厭氧性氨氧化細(xì)菌的活性與亞硝酸的氮濃度之間的關(guān)系的示意圖。
圖中10-厭氧性氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)裝置，12-培養(yǎng)槽，14-供氨機(jī)構(gòu)，16-供亞硝酸機(jī)構(gòu)，18-供廢水機(jī)構(gòu)，20-控制裝置，22-氨儲留罐，24-第1配管，26-第1泵，28-亞硝酸儲留罐，30-第2配管，32-第2泵，34-廢水儲留罐，36-第3配管，38-第3泵，40-排出配管，42-第1測氮器，44-第2測氮器。
具體實(shí)施例方式
下面，按照附圖對本發(fā)明的厭氧性氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)方法和裝置的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
本發(fā)明人等在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中得到如下的觀點(diǎn)。
(1)檢驗(yàn)關(guān)于以16SrRNA基因?yàn)榛A(chǔ)的DNA堿基序列的特定區(qū)域含有序列表的序列編號1～9所示的序列中至少1種以上的厭氧性氨氧化細(xì)菌的倍增時(shí)間，結(jié)果并非以往報(bào)道的約11天，而是最大值為1.8天，為了培養(yǎng)這種倍增時(shí)間的厭氧性氨氧化細(xì)菌，需要技術(shù)與此相稱的培養(yǎng)方法。下面將含有序列表的序列編號1～9所示的序列中至少1種以上的厭氧性氨氧化細(xì)菌稱為“新型厭氧性氨氧化細(xì)菌”。
(2)作為其培養(yǎng)方法，在將基質(zhì)的供給速度設(shè)為Y、基質(zhì)的供給常數(shù)設(shè)為K、將進(jìn)入對數(shù)增殖期后的培養(yǎng)天數(shù)設(shè)為T、將培養(yǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)的基質(zhì)濃度設(shè)為A時(shí)，從新型厭氧性氨氧化細(xì)菌進(jìn)入對數(shù)期時(shí)開始，對提供給培養(yǎng)槽的基質(zhì)的供給速度Y進(jìn)行控制，以便滿足下式Y(jié)＝A×exp(K×T)…(計(jì)算式1)。這樣，能夠在消除浪費(fèi)的基質(zhì)供給的情況下進(jìn)行有效培養(yǎng)。該培養(yǎng)方法中，重要之處在于，如果將培養(yǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)的基質(zhì)濃度設(shè)定為A，則以該濃度并在一定條件下開始培養(yǎng)，增加基質(zhì)的量以便從新型厭氧性氨氧化細(xì)菌進(jìn)入對數(shù)期時(shí)開始使其滿足上述(計(jì)算式1)式。這是因?yàn)?，如果從進(jìn)入對數(shù)增殖期之前的增殖運(yùn)轉(zhuǎn)初期開始向培養(yǎng)槽中投入大量基質(zhì)，則直到到達(dá)對數(shù)增殖期為止，需要很長的天數(shù)，不能有效地進(jìn)行增殖。是否進(jìn)入對數(shù)增殖期的判斷為已被確認(rèn)為消耗基質(zhì)的時(shí)刻，但通常優(yōu)選將已供給的基質(zhì)中基質(zhì)濃度的大約一半被消耗掉的時(shí)刻作為已進(jìn)入對數(shù)增殖期的判斷。因而，優(yōu)選在培養(yǎng)裝置中設(shè)置用于檢測已進(jìn)入對數(shù)增殖期的機(jī)構(gòu)，關(guān)于這一點(diǎn)，見后述。
另外，上述的式子Y＝A×exp(K×T)分別適用于作為厭氧性氨氧化細(xì)菌的基質(zhì)的氨和亞硝酸，氨的基質(zhì)供給速度表示為Ya＝A×exp(K×T)。在這種情況下，A表示氨的培養(yǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)的基質(zhì)濃度，K表示氨的供給常數(shù)。另外，亞硝酸的基質(zhì)供給速度表示為Yn＝A×exp(K×T)，A表示亞硝酸的培養(yǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)的基質(zhì)濃度，K表示亞硝酸的供給常數(shù)。
(3)上述(計(jì)算式1)式中的基質(zhì)供給常數(shù)K有必要為與倍增時(shí)間1.8天吻合的數(shù)值，供給常數(shù)K優(yōu)選在0.05～0.25的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在0.06～0.15的范圍，特別優(yōu)選在0.07～0.12的范圍。接著，為了更適當(dāng)?shù)卦O(shè)定該供給常數(shù)K，也可以設(shè)定為與從y＝a×exp(k×T)的(計(jì)算式2)表示的基質(zhì)消耗速度求得的消耗常數(shù)k一致。在這里，基質(zhì)的消耗速度為y，進(jìn)入對數(shù)增殖期后的培養(yǎng)天數(shù)為T，消耗常數(shù)為k，以及培養(yǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)的基質(zhì)濃度為a。
接著，對得到上述觀點(diǎn)的培養(yǎng)試驗(yàn)進(jìn)行說明。
(A)首先，對用于確認(rèn)新型厭氧性氨氧化細(xì)菌的倍增時(shí)間(增殖速度)的最大速度的連續(xù)培養(yǎng)試驗(yàn)進(jìn)行說明。
作為試驗(yàn)污泥，使用含有具有序列表的序列編號1～9全部的新型厭氧性氨氧化細(xì)菌的污泥(參照生田創(chuàng)，井坂和一，角野立夫(2004)通過連續(xù)培養(yǎng)系統(tǒng)的新型厭氧性氨氧化細(xì)菌的馴化，第38屆水環(huán)境學(xué)會演講論文集，p372)。
對于以新型厭氧性氨氧化細(xì)菌的16SrRNA基因?yàn)榛A(chǔ)的DNA堿基序列的確認(rèn)方法，在提取RNA之后，在使用Eub341f引物(文獻(xiàn)1)以及AMX820引物(文獻(xiàn)2)進(jìn)行擴(kuò)增之后，用測序儀(sequencer)確認(rèn)堿基序列。
(文獻(xiàn)1)Muyzer G.，Brinkhoff T.，Nubel U.，Santegoeds C.，Schafer H.，and Wawer C.，Denaturing gradient gel electrophoresis(DGGE)in microbialecology，1998.3.4.4，p.1-27，In Akkermans A.D.L.，van Elsas J.D.，deBruijn F.J.(ed.)，Molecular microbial ecology manual.Kluwer AcademicPublishers，Dordrecht，The Netherlands.
(文獻(xiàn)2)Schmid M.，Twachmann U.，Klein M.，Strous M.，Juretschko S.，Jetten M.S.M.，Metzger J.W.，Schleifer K.H.，Wagner M.，2000.Molecularevidence for genus level diversity of bacteria capable of catalyzing anaerobicammonium oxidation，System.Appl.Microbiol.23，93-106.
作為試驗(yàn)廢水，使用表1所示的無機(jī)合成廢水，通過使氨和亞硝酸的濃度發(fā)生變化來調(diào)節(jié)無機(jī)合成廢水中的基質(zhì)濃度。
表1

備考)T.Element S1EDTA5g/L，F(xiàn)eSO45g/LT.Element S2EDTA15g/L，ZnSO4·7H2O0.43g/L，CoCl2·6H2O0.24g/L，MnCl2·4H2O0.99g/L，CuSO4·5H2O0.25g/L，NaMoO4·2H2O0.22g/L，NiCl2·6H2O0.19g/L，NaSeO4·10H2O0.2lg/L，H3BO4·0.014g/L作為試驗(yàn)裝置，使用向有效容積200mL的上升流型的培養(yǎng)槽(反應(yīng)器(reactor))中以表觀充填率為50％充填聚酯纖維的無紡布的裝置，在培養(yǎng)槽的外周圍繞水冷套(water jacket)，將水溫調(diào)節(jié)到37℃。
接著，將含有新型厭氧性氨氧化細(xì)菌的污泥投入并使培養(yǎng)槽內(nèi)的SS濃度成為180mg/L，然后在HRT 3小時(shí)、水溫37℃的條件下進(jìn)行連續(xù)培養(yǎng)試驗(yàn)。使培養(yǎng)開始時(shí)的亞硝酸濃度以氮濃度計(jì)為70mg/L，使氨濃度以氮濃度計(jì)為80mg/L。但是，有可能氨在培養(yǎng)試驗(yàn)中揮發(fā)而濃度降低，亞硝酸濃度出現(xiàn)殘留，所以優(yōu)選與厭氧性氨氧化法中的作為氨與亞硝酸的理論比率的1∶1.32相比，以多10～20mg/L左右的程度投入氨。
作為新型厭氧性氨氧化細(xì)菌的計(jì)量方法，使用FISH(Fluorescence InSitu Hybridization)，染色后，在顯微鏡觀察下計(jì)量菌數(shù)。FISH法是使用只讓厭氧性氨氧化細(xì)菌的基因顯色的探針而選擇性使其顯色的方法。使用的引物是AMX820引物。在這種情況下，由于在FISH法的計(jì)量時(shí)菌死亡，所以不能在從一個(gè)培養(yǎng)槽取出污泥進(jìn)行計(jì)量之后再放回到培養(yǎng)槽中進(jìn)行連續(xù)培養(yǎng)。因而，準(zhǔn)備四個(gè)相同培養(yǎng)條件的培養(yǎng)槽同時(shí)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，從水質(zhì)變化(脫氮性能)被確認(rèn)的時(shí)刻開始，每一周清洗/回收一個(gè)培養(yǎng)槽內(nèi)的大概所有菌體，然后進(jìn)行計(jì)量。(參照Schmid M.，et al.，(2000)Molecularevidence for genus level diversity of bacteria capable of catalyzing anaerobicammonium oxidation，System.Appl.Microbiol.23，93-106.)圖1是表示連續(xù)培養(yǎng)試驗(yàn)的結(jié)果的圖，是表示相對于培養(yǎng)天數(shù)的氨和亞硝酸的脫氮速度(kg-N/m3/天)，和相對于培養(yǎng)天數(shù)的厭氧性氨氧化細(xì)菌的菌數(shù)變化的圖。
如圖1所示，從被認(rèn)為是對數(shù)增殖期的第14天開始到第21天為止，培養(yǎng)槽內(nèi)的新型厭氧性氨氧化細(xì)菌數(shù)的濃度從1.1×106cells/mL(第14天)急速增殖到1.7×107cells/mL(第21天)。然后，在第27天緩慢增殖到2.1×107cells/mL，在第34天緩慢增殖到4.3×107cells/mL。
接著，由被認(rèn)為是對數(shù)增殖期的第14天到第21天的新型厭氧性氨氧化細(xì)菌的菌數(shù)，算出新型厭氧性氨氧化細(xì)菌的增殖速度，結(jié)果倍增時(shí)間為1.8天，比增殖速度(μ)為0.39日-1，比以往報(bào)道的倍增時(shí)間11天短了很多。另外，從被認(rèn)為是對數(shù)增殖期的第14天開始到第21天為止，可以使上述(計(jì)算式2)的基質(zhì)消耗速度接近y＝0.003×exp(0.28×T)，此時(shí)的基質(zhì)的消耗常數(shù)k為0.28。因而，通過將上述(計(jì)算式1)的基質(zhì)供給速度Y的供給常數(shù)K設(shè)定為消耗常數(shù)0.28左右，可以有效地進(jìn)行培養(yǎng)且沒有浪費(fèi)基質(zhì)。
根據(jù)該結(jié)果，如果是從第14天開始到第21天的對數(shù)增殖期的增長速度，在倍增時(shí)間最大為1.8天，比以往報(bào)道的倍增時(shí)間11天遠(yuǎn)遠(yuǎn)更快的速度的增殖成為可能。
另外，在該連續(xù)培養(yǎng)試驗(yàn)中，通過克隆法(參照文獻(xiàn)3)測定培養(yǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)初期和培養(yǎng)后的新型厭氧性氨氧化細(xì)菌的種類及其相對數(shù)，結(jié)果確認(rèn)為大致沒有變化。即，表明以16SrRNA基因?yàn)榛A(chǔ)的DNA堿基序列的特定領(lǐng)域具有序列表的序列編號1～9的各種新型厭氧性氨氧化細(xì)菌均進(jìn)行了相同的增殖。另外，克隆法的具體內(nèi)容參照文獻(xiàn)3。
(文獻(xiàn)3)金子直哉，吉江幸子，青井議輝，常田聰，平田彰(2004)與厭氧性氨氧化反應(yīng)相關(guān)的微生物群的生物結(jié)構(gòu)分析，第38屆水環(huán)境學(xué)會演講論文集，p373但是，從圖1的結(jié)果可知，第21天以后的增殖速度比從第14天開始到第21天的增殖速度低。這是因?yàn)?，由于基質(zhì)的供給速度沒有變化，所以與菌體的增殖相比基質(zhì)的供給成為控速。因而，根據(jù)增殖速度得比以往報(bào)道的增殖速度還快，適當(dāng)控制基質(zhì)的供給速度是極為重要的。本發(fā)明是對適當(dāng)?shù)幕|(zhì)供給速度進(jìn)行潛心研究并具體構(gòu)成的發(fā)明，下面進(jìn)行說明。
(B)有關(guān)用于培養(yǎng)倍增時(shí)間的最大值為1.8天的厭氧性氨氧化細(xì)菌的適當(dāng)?shù)幕|(zhì)供給速度的連續(xù)培養(yǎng)試驗(yàn)圖2是使用已遮蓋固定化的新型厭氧性氨氧化細(xì)菌以沒有基質(zhì)的控速的方式進(jìn)行廢水處理試驗(yàn)的結(jié)果，是對數(shù)顯示已確認(rèn)基質(zhì)消耗的第10天以后、即對數(shù)增殖期以后的脫氮速度(kg-N/m3/天)的結(jié)果。如圖2所示可知，各標(biāo)繪(plot)在直線上，在長時(shí)間內(nèi)，培養(yǎng)天數(shù)與脫氮速度在對數(shù)增殖期內(nèi)有密切的關(guān)系。另外，此時(shí)的基質(zhì)的消耗常數(shù)k為0.053。
因而可知上述圖1的培養(yǎng)時(shí)間第21天以后，當(dāng)成為問題的與菌體的增殖相比基質(zhì)的供給成為控速的情況下，與該基質(zhì)供給速度一致來供給基質(zhì)是重要的。
在這里，對圖1中的對數(shù)增殖期(第14天～第21天)，求得基質(zhì)的消耗速度k，結(jié)果為k＝0.28。因此，對上述(A)的試驗(yàn)，改變基質(zhì)供給方法，再次進(jìn)行試驗(yàn)。即，從已確認(rèn)基質(zhì)消耗的時(shí)刻開始，進(jìn)行培養(yǎng)并成為基質(zhì)供給速度Y＝A×exp(K×T)。如果更詳細(xì)地描述這一點(diǎn)，調(diào)節(jié)基質(zhì)后進(jìn)行供給，以達(dá)到如下要求即，就氨而言為Ya＝80×exp(0.28×T)，就亞硝酸而言為Yn＝70×exp(0.28×T)，其結(jié)果，培養(yǎng)時(shí)間27天的菌體濃度為2.7×108，確認(rèn)了維持較快的增殖速度并繼續(xù)增殖。另外，處理水中的氨以及亞硝酸分別為40mg/L以下，確認(rèn)了可以降低培養(yǎng)后的廢水中的基質(zhì)濃度。
(C-1)從培養(yǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)初期開始加入大量基質(zhì)的情況試驗(yàn)是使用與上述(A)同樣的裝置，預(yù)先增加基質(zhì)的濃度，進(jìn)行培養(yǎng)。即，以氮濃度計(jì)將氨濃度設(shè)定為150mg/L，以氮濃度計(jì)將亞硝酸濃度設(shè)定為150mg/L。另外，種污泥向培養(yǎng)槽中的投入濃度作為培養(yǎng)槽內(nèi)的SS濃度為180mg/L。
其結(jié)果，從增殖運(yùn)轉(zhuǎn)開始，在25天內(nèi)排出以氮濃度計(jì)氨和亞硝酸分別為140mg/L這樣的高濃度的廢水，直到進(jìn)入對數(shù)增殖期為止的天數(shù)需要為25天這樣的長時(shí)間。另外，即使進(jìn)入對數(shù)增殖期之后，基質(zhì)消耗速度y中的消耗常數(shù)k為0.021這樣的低值。
(C-2)將K設(shè)為0.09進(jìn)行培養(yǎng)的情況試驗(yàn)是使用與上述(A)同樣的裝置進(jìn)行培養(yǎng)，基質(zhì)的初期濃度也與(A)的情況相同。接著，從已確認(rèn)基質(zhì)消耗的時(shí)刻(第18天)開始，調(diào)節(jié)基質(zhì)后進(jìn)行供給，并使氨和亞硝酸的供給速度分別滿足下述，即，就氨而言為Ya＝80×exp(0.09×T)，就亞硝酸而言為Yn＝70×exp(0.09×T)。
其結(jié)果，能夠以從培養(yǎng)時(shí)間第14天開始到第27天為止的新型厭氧性氨氧化細(xì)菌的增殖速度為倍增時(shí)間5天的速度進(jìn)行培養(yǎng)。另外，處理水中的氨以及亞硝酸的濃度在第22天以后分別為5mg/L以下。從該結(jié)果可知，基質(zhì)的控速會導(dǎo)致增殖速度或多或少地降低，但可以以比所報(bào)道的倍增時(shí)間11天更快的速度進(jìn)行培養(yǎng)。
(C-3)確認(rèn)消耗速度并基于此來控制基質(zhì)消耗速度的方法(其一)試驗(yàn)是使用與上述(A)同樣的裝置進(jìn)行培養(yǎng)。種污泥的投入濃度也與比較例相同為180mg/L。但是，就基質(zhì)的供給方法而言，是在培養(yǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)初期以氮濃度計(jì)將氨設(shè)定為38mg/L，以氮濃度計(jì)將亞硝酸設(shè)定為50mg/L，在一定條件下培養(yǎng)直到確認(rèn)消耗了基質(zhì)的大約半量為止。基質(zhì)的大約半量是否已被消耗的監(jiān)測是在培養(yǎng)槽的入口和出口設(shè)置氨和亞硝酸的氮測定器而進(jìn)行的。
確認(rèn)了從運(yùn)轉(zhuǎn)開始第9天以后大約半量的基質(zhì)被消耗，同時(shí)上述(計(jì)算式2)式的基質(zhì)消耗速度y中的消耗常數(shù)k顯示為0.1。
因此，判斷為已進(jìn)入對數(shù)增殖期，然后，在供給常數(shù)K＝0.1的條件下控制基質(zhì)供給速度以便滿足基質(zhì)供給速度Y的上述(計(jì)算式1)式。就基質(zhì)供給速度Y的控制而言，是在無機(jī)合成廢水的流速一定的條件下進(jìn)行，是通過使基質(zhì)的濃度發(fā)生變化來進(jìn)行的。具體地說，氨的供給速度為Ya＝38×exp(0.1×T)，亞硝酸的供給速度為Yn＝50×exp(0.1×T)。
其結(jié)果，能夠從培養(yǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)開始在短時(shí)間內(nèi)使培養(yǎng)槽的脫氮速度提高到8.0(kg-N/m3/日)，而且還能夠分別將處理水中的氨和亞硝酸的濃度降低到25mg/L以下。
如此可知，能夠得到高活性，能夠有效地進(jìn)行培養(yǎng)，同時(shí)沒有浪費(fèi)的情況下供給基質(zhì)，所以能夠削減基質(zhì)供給量。
(C-4)確認(rèn)消耗速度并基于此來控制基質(zhì)消耗速度的方法(其二)試驗(yàn)是使用與上述(A)相同的裝置進(jìn)行培養(yǎng)，種污泥的投入濃度為250mg/L，其量大于(C-3)中的試驗(yàn)。就基質(zhì)的供給方法而言，是在培養(yǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)初期以氮濃度計(jì)將氨設(shè)定為50mg/L，以氮濃度計(jì)將亞硝酸設(shè)定為66mg/L，在一定條件下培養(yǎng)直到確認(rèn)消耗了基質(zhì)的大約半量為止?；|(zhì)的大約半量是否被消耗的監(jiān)測與第1試驗(yàn)相同。
在培養(yǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)開始至第4天，基質(zhì)開始消耗，在第8天，氨與亞硝酸的消耗近似于上述(計(jì)算式2)式的基質(zhì)消耗速度y，同時(shí)得到此時(shí)的消耗常數(shù)k＝0.14的值。
因此，控制基質(zhì)供給速度Y以便從培養(yǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)開始第9天滿足上述(計(jì)算式1)式，同時(shí)設(shè)定成供給常數(shù)K＝0.14。
其結(jié)果，按照上述(計(jì)算式1)式的基質(zhì)供給速度來消耗基質(zhì)，能夠?qū)⒃趯?shù)增殖期下的培養(yǎng)槽內(nèi)的亞硝酸濃度經(jīng)常維持在50mg/L以下，厭氧性氨氧化細(xì)菌的活性不會降低。這樣，能夠從培養(yǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)開始在短時(shí)間內(nèi)就達(dá)到高活性并有效地進(jìn)行培養(yǎng)，同時(shí)由于基質(zhì)的供給也沒有浪費(fèi)，所以能夠削減基質(zhì)供給量。
從以上試驗(yàn)結(jié)果可知，比進(jìn)入對數(shù)增殖期之后相比，在進(jìn)入對數(shù)增殖期之前以更低濃度的基質(zhì)在一定條件下進(jìn)行培養(yǎng)，對提供給培養(yǎng)槽的基質(zhì)的供給速度Y進(jìn)行控制，以便一旦進(jìn)入對數(shù)增殖期后滿足Y＝A×exp(K×T)，由此能夠進(jìn)行有效的培養(yǎng)且消除基質(zhì)供給的浪費(fèi)。
(D)接著，對用于設(shè)定上述(計(jì)算式1)式中的基質(zhì)的供給常數(shù)K的連續(xù)培養(yǎng)試驗(yàn)進(jìn)行說明。
這是因?yàn)?，厭氧性氨氧化?xì)菌是由共生微生物系統(tǒng)形成，難以分離厭氧性氨氧化細(xì)菌，所以通過新型厭氧性氨氧化細(xì)菌的固定化方法、固定化材料的種類、培養(yǎng)槽的形狀、種污泥的活性等培養(yǎng)諸條件，導(dǎo)致基質(zhì)的消耗速度k發(fā)生變動，因而最適合的供給常數(shù)K也多少發(fā)生變動。因而，在決定供給常數(shù)K的設(shè)定值方面，必須設(shè)定經(jīng)驗(yàn)上頻率高的范圍的值。
培養(yǎng)試驗(yàn)使用的裝置與在上述倍增時(shí)間的確認(rèn)試驗(yàn)中的相同，對固定化厭氧性氨氧化細(xì)菌的固定化方法(遮蓋固定化、附著固定化、利用微生物的自身造粒的顆粒(granule))或固定化材料的材質(zhì)作出各種改變而進(jìn)行。
其結(jié)果，從圖3可知，如果看到已被確認(rèn)的基質(zhì)的消耗常數(shù)k與其頻數(shù)(發(fā)生頻率)之間的關(guān)系，基質(zhì)的消耗常數(shù)k的值大多被觀察到在0.05～0.28的范圍，頻數(shù)在0.06～0.15的范圍則變得更多，在0.07～0.12的范圍被觀察到最多。因而，優(yōu)選將上述(計(jì)算式1)式中的供給常數(shù)K設(shè)定為0.05～0.28的范圍來控制基質(zhì)供給速度Y。更優(yōu)選的范圍為0.06～0.15的范圍，特別優(yōu)選的范圍為0.07～0.12的范圍。通過將供給常數(shù)K設(shè)定在這些范圍中，可以減小培養(yǎng)的諸條件的影響。
另外，當(dāng)根據(jù)以往報(bào)道的倍增時(shí)間11來設(shè)定供給常數(shù)K時(shí)，即使假設(shè)菌體與增殖速度為1∶1的關(guān)系、即菌體如果增加至2倍則處理速度變?yōu)?倍的理想的關(guān)系，供給常數(shù)K可以取得的最大值為0.069。但是，如果考慮到實(shí)際上菌體與增殖速度不可能為1∶1的關(guān)系，就供給常數(shù)K的值而言，不到0.05是常識的值。因而，上述的供給常數(shù)K的范圍是在有發(fā)明人認(rèn)為倍增時(shí)間為1.8天這樣的新觀點(diǎn)的情況下，可以開始設(shè)定的值。
(E)接著，是基于上述觀點(diǎn)而構(gòu)成的本發(fā)明的新型厭氧性氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。
如圖4所示，新型厭氧性氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)裝置10，主要由上升流型培養(yǎng)槽12、向培養(yǎng)槽12中供給氨(基質(zhì))的供氨機(jī)構(gòu)14、向培養(yǎng)槽12中供給亞硝酸(基質(zhì))的供亞硝酸機(jī)構(gòu)16、向培養(yǎng)槽12中供給含有上述基質(zhì)的廢水(例如無機(jī)合成廢水)的供廢水機(jī)構(gòu)18、和控制提供給培養(yǎng)槽12的基質(zhì)的供給速度的控制裝置20構(gòu)成。
向培養(yǎng)槽12內(nèi)投入例如從水污泥集聚培養(yǎng)的厭氧性氨氧化細(xì)菌的種污泥。為了使厭氧性氨氧化細(xì)菌不從培養(yǎng)槽12流出，優(yōu)選使用固定地板、附著型的載體、遮蓋固定化載體。作為使用固定地板時(shí)的材料，可以適當(dāng)?shù)厥褂镁垡蚁?、聚酯、聚丙烯、氯乙烯等塑料原料，或活性炭纖維(fiber)等，但沒有特別限定。作為固定地板的形狀，有被整形成為纖維狀或菊花狀的形狀，或者被整形為蜂窩狀(honey comb)的形狀等，但沒有特別限定。對于固定地板，作為表觀容積，優(yōu)選為30～80％，更優(yōu)選為40～70％。另外，作為固定地板的空隙率，優(yōu)選使用空隙率為80％以上的固定地板。
作為附著載體的固定化材料，可以舉出聚乙烯醇、藻酸、聚乙二醇系的凝膠或纖維素、聚酯、聚丙烯、聚乙烯等塑料載體等，但沒有特別限定。對于形狀，優(yōu)選使用進(jìn)行了球形、圓筒形、多孔性、立方體、海綿狀、蜂窩狀等整形的附著載體。
另外，作為遮蓋固定化載體的固定化材料，優(yōu)選聚乙二醇系的凝膠，但只要是對菌體沒有不良影響的材料，就沒有特別限定。另外，除了固定地板、附著載體、遮蓋固定化載體以外，也可以將利用了微生物的自身造粒的顆粒用于本發(fā)明。
在供氨機(jī)構(gòu)14中，將第1配管24從儲留規(guī)定濃度的氨溶液的氨儲留罐22，延伸設(shè)置到培養(yǎng)槽12的底部，在第1配管24的中途設(shè)置調(diào)節(jié)供給量的第1泵26。在供亞硝酸機(jī)構(gòu)16中，將第2配管30從儲留規(guī)定濃度的亞硝酸溶液的亞硝酸儲留罐28開始，與第1配管24的中途連接，同時(shí)在第2配管30的中途設(shè)置調(diào)節(jié)供給量的第2泵32。作為這些基質(zhì)的供給源的氨儲留罐22和亞硝酸儲留罐28，優(yōu)選被作為各自的罐，以液態(tài)儲留氨和亞硝酸。但是，亞硝酸不穩(wěn)定，所以最好不長時(shí)間使其為液態(tài)，而是在每次使用時(shí)作為液態(tài)使用。
在供廢水機(jī)構(gòu)中，將第3配管36從例如儲留無機(jī)合成廢水的廢水儲留罐34開始，與第2配管30的中途連接，同時(shí)在第3配管36的中途設(shè)置調(diào)節(jié)供給量的第3泵38。這樣，添加氨與亞硝酸的基質(zhì)，向培養(yǎng)槽12的底部供給廢水，在培養(yǎng)槽12中培養(yǎng)新型厭氧性氨氧化細(xì)菌。在培養(yǎng)槽12的上端，連接有將已消耗基質(zhì)的廢水(在這里稱為處理水)從培養(yǎng)槽12排出的排出配管40。
另外，在培養(yǎng)槽12的入口(在圖4中為第1配管24)設(shè)置對被提供給培養(yǎng)槽12的氨的氮濃度和亞硝酸的氮濃度進(jìn)行檢測的第1氮測定器42，同時(shí)，在培養(yǎng)槽12的出口(在圖4中為排出管40)設(shè)置對從培養(yǎng)槽12排出的處理水中所殘留的氨的氮濃度和亞硝酸的氮濃度進(jìn)行測定的第2氮測定器44。接著，由第1和第2氮測定器42、44測定出的測定值被依次輸入到控制裝置20。
在控制裝置20中預(yù)先裝有用Y＝A×exp(K×T)表示的基質(zhì)供給速度Y的計(jì)算式1和用y＝a×exp(k×T)表示的基質(zhì)消耗速度y的計(jì)算式2。在這里，Y基質(zhì)的供給速度，K基質(zhì)的供給常數(shù)，T進(jìn)入對數(shù)增殖期后的培養(yǎng)天數(shù)、A培養(yǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)的基質(zhì)濃度，y基質(zhì)的消耗速度，k基質(zhì)的消耗常數(shù)，a培養(yǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)的基質(zhì)濃度?？刂蒲b置20利用計(jì)算式1控制向培養(yǎng)槽12中供給的基質(zhì)的供給速度Y。另外，控制裝置20根據(jù)第2氮測定器44的測定值相對于第1氮測定器42的測定值的差即從在培養(yǎng)中消耗的基質(zhì)的量，求得實(shí)際的基質(zhì)消耗速度y，從求得的基質(zhì)消耗速度y和計(jì)算式2，算出基質(zhì)的消耗常數(shù)k，根據(jù)已算出的消耗常數(shù)k設(shè)定在計(jì)算式1中設(shè)定的供給常數(shù)K。例如，設(shè)定供給常數(shù)K且與消耗常數(shù)k一致。這樣，上述供給常數(shù)K的值可以在0.05～0.28的范圍中以目標(biāo)定點(diǎn)的方式將供給常數(shù)K設(shè)定成最佳值。
另外，為了利用如上所述構(gòu)成的培養(yǎng)裝置10培養(yǎng)新型厭氧性氨氧化細(xì)菌，如果控制裝置20在培養(yǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)將氨和亞硝酸各自的基質(zhì)濃度設(shè)定為A，在該濃度下、一定條件下開始培養(yǎng)，從新型厭氧性氨氧化細(xì)菌進(jìn)入對數(shù)增殖期時(shí)開始，對提供給培養(yǎng)槽12的基質(zhì)的供給速度Y進(jìn)行控制，以便滿足Y＝A×exp(K×T)的計(jì)算式1。在這里，提供給培養(yǎng)槽12的氨與亞硝酸的比率優(yōu)選為1∶0.5～2.0的范圍，更優(yōu)選為1∶1～1.5的范圍，特別優(yōu)選為1∶1.3。
在該培養(yǎng)中，可以通過第1和第2氮測定器42、44了解是否已進(jìn)入對數(shù)增殖期。即，如果進(jìn)入對數(shù)增殖期且基質(zhì)的消耗急劇增加，則第2氮測定器44的測定值相對于第1氮測定器42的測定值的差，向急劇變小的方向變化。因而，通過監(jiān)測該變化，可以把握已進(jìn)入對數(shù)增殖期。例如，如果第2氮測定器44的測定值相對于第1氮測定器42的測定值成為一半，則可以認(rèn)為已進(jìn)入對數(shù)增殖期。
另外，如上所述構(gòu)成的本發(fā)明的新型厭氧性氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)裝置10，是有效地培養(yǎng)厭氧性氨氧化細(xì)菌的裝置，不是只以取得種污泥為目的的裝置。例如，在將培養(yǎng)槽看作廢水處理裝置的厭氧性氨氧化槽的情況下，也可以作為裝置運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)或厭氧性氨氧化細(xì)菌在厭氧性氨氧化槽內(nèi)失活時(shí)的馴化方法利用。
然而，當(dāng)將在培養(yǎng)槽12中培養(yǎng)的新型厭氧性氨氧化細(xì)菌添加到廢水處理裝置的厭氧性氨氧化細(xì)菌槽中時(shí)，優(yōu)選對新型厭氧性氨氧化細(xì)菌進(jìn)行遮蓋固定化后使用，下面對遮蓋固定化載體內(nèi)的新型厭氧性氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)進(jìn)行說明。
在該載體培養(yǎng)試驗(yàn)中，使用圖4所示的培養(yǎng)裝置10，在載體凝膠內(nèi)對新型厭氧性氨氧化細(xì)菌進(jìn)行遮蓋固定化，然后將其添加到培養(yǎng)槽12內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)。作為固定化凝膠，使用聚乙二醇系預(yù)聚物，使聚合物濃度為15％。在該固定化凝膠內(nèi)，對厭氧性氨氧化細(xì)菌進(jìn)行遮蓋固定化并使SS濃度成為3000mg/L。接著，將該遮蓋固定化載體充填到培養(yǎng)槽12中并使載體充填率成為10％。
在用于試驗(yàn)的廢水中，使用表1所示的無機(jī)合成廢水，使運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)的氨和亞硝酸以氮濃度計(jì)分別為50mg/L。然后，一邊進(jìn)行水質(zhì)測定一邊向培養(yǎng)槽12中供給基質(zhì)并且滿足計(jì)算式1，同時(shí)供給基質(zhì)并使從培養(yǎng)槽12排出的處理水中所殘留的亞硝酸濃度不會成為50mg/L以上。
圖5表示使用圖4所示的培養(yǎng)裝置10、向培養(yǎng)槽供給的基質(zhì)的供給控制方法的變形例，是階段式的供給方法。即，是使其接近用計(jì)算式1表示的增加曲線并使基質(zhì)供給速度Y階段形地增加，同時(shí)對每個(gè)階段增加的培養(yǎng)槽內(nèi)的亞硝態(tài)氮濃度進(jìn)行控制使其最大不超過70mg/L的方法。另外，在本試驗(yàn)中，使亞硝酸濃度不超過50mg/L。
在廢水中，使用表1的無機(jī)合成廢水，使種污泥向培養(yǎng)槽12的投入濃度為220mg/L。另外，使培養(yǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)初期的氨以氮濃度計(jì)為38mg/L，使亞硝酸以氮濃度計(jì)為50mg/L。接著，在一定條件下進(jìn)行培養(yǎng)，直到確認(rèn)以消耗到亞硝酸的氮濃度達(dá)到10mg/L，然后判斷為已進(jìn)入對數(shù)增殖期，將其控制為滿足計(jì)算式1。
如圖5所示，在基質(zhì)的供給控制中，用○表示的增加曲線A是控制氨的供給速度以滿足計(jì)算式1的情況，用口表示的增加曲線B是控制亞硝酸的供給速度以滿足計(jì)算式1的情況。與此相對，用●表示的階段形線C是使得接近于用計(jì)算式表示的增加曲線A并使氨的供給速度階段形增加的情況，用■表示的階段形線D是使得接近于用計(jì)算式1表示的增加曲線B接近并使亞硝酸的供給速度階段形增加的情況其結(jié)果，第9天測定亞硝酸的氮濃度降低到了8mg/L。此時(shí)，從計(jì)算式2求得的增加曲線B的消耗常數(shù)k為0.08。
可以按照該增加曲線B來使亞硝酸的供給濃度發(fā)生變化，但在本試驗(yàn)的階段形供給中，是以增加曲線B為基礎(chǔ)、一邊在亞硝酸不足的每大致5天，使培養(yǎng)槽12內(nèi)的亞硝酸的氮濃度上升50mg/L，一邊進(jìn)行培養(yǎng)。另外，氨的供給量以亞硝酸的氮濃度為基準(zhǔn)進(jìn)行供給，并使其為用1.32去除亞硝酸的氮濃度而得到的值以上。其結(jié)果，厭氧性氨氧化細(xì)菌在可以維持高活性的同時(shí)維持k＝0.08的高消耗常數(shù)來進(jìn)行培養(yǎng)。
這樣，在厭氧性氨氧化細(xì)菌中，與以亞硝酸為基質(zhì)相反，亞硝酸的濃度如果過高，則活性降低或失活，所以在階段形供給基質(zhì)培養(yǎng)厭氧性氨氧化細(xì)菌時(shí)，注意不要使培養(yǎng)槽12內(nèi)的亞硝態(tài)氮濃度急劇變高很重要。這也可以從表示在培養(yǎng)槽12內(nèi)殘留的亞硝酸的氮濃度和厭氧性氨氧化細(xì)菌的活性的關(guān)系的圖6得知。
圖6是表示急劇升高培養(yǎng)槽12內(nèi)的亞硝酸的氮濃度，求得殘留于培養(yǎng)槽12內(nèi)的亞硝酸的氮濃度和厭氧性氨氧化細(xì)菌的活性的關(guān)系的圖。
從圖6可知，殘留于培養(yǎng)槽12內(nèi)的亞硝酸的氮濃度如果為50mg/L以下，則活性為100，但如果超過50mg/L，則活性逐漸降低，如果超過70mg/L，則活性急劇降低。因而，在向培養(yǎng)槽12中階段形供給基質(zhì)來使其增加的情況下，優(yōu)選對每個(gè)階段增加的培養(yǎng)槽12內(nèi)的亞硝態(tài)氮濃度進(jìn)行控制并使其最大不超過70mg/L，更優(yōu)選控制為50mg/L以下。
另外，基質(zhì)的供給速度的調(diào)節(jié)方法可以通過基質(zhì)的濃度進(jìn)行，也可以通過調(diào)節(jié)基質(zhì)的供給流速。
序列表<110>日立工程設(shè)備建設(shè)株式會社井坂 和一角野立夫常田聰<120>厭氧性氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)方法和裝置<130>HP2006-006<160>9<170>PatentIn version<210>1<211>468<212>DNA<213>未知<220>
<223>引起厭氧性氨氧化反應(yīng)的浮霉菌(planctomycetes)屬微生物；16SrRNA基因的DNA序列<400>1tcgagaatct ttcgcaatgc ccgaaagggt gacgaagcga cgccgcgtgc gggaagaagg 60
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<223>引起厭氧性氨氧化反應(yīng)的浮霉菌(planctomycetes)屬微生物；16SrRNA基因的DNA序列<400>5tcgagaatct ttcgcaatgc ccgcaagggt gacgaagcga cgccgcgtgc gggaagaagg 60ccttcgggtt gtaaaccgct gtcgggagtt aggaagtgca aggatgttaa tagcgttctt 120gcttgactaa ggctccggag gaagccacgg ctaactctgt gccagcagcc gcggtaatac 180agaggcggca agcgttgttc ggaattattg ggcgtaaaga gcacgtaggc ggccgtgtaa 240gtcggttgtg aaagccttcc gctcaacgga aggacggcat ccgatactgc atggctcgag 300tgcgggaggg gagagtggaa cttctggtgg agcggtgaaa tgcgtagata tcagaaggaa 360caccggcggc gaaggcgact ctctggtccg taactgacgc tgagtgtgcg aaagctaggg 420gagcaaacgg gattagatac cccggtagtc ctagccgtaa acgatggg 468<210>6<211>468<212>DNA<213>未知<220>
<223>引起厭氧性氨氧化反應(yīng)的浮霉菌(planctomycetes)屬微生物；16SrRNA基因的DNA序列<400>6tcgagaatct ttcgcaatgc ccgaaagggt gacgaagcga cgccgcgtgc gggaagaagg 60ccttcgggtt gtaaaccgct gtcgggagtt aagaagtgca gggatgttaa tagcgtctct 120gcttgactaa ggctccggag gaagccacgg ctaactctgt gccagcagcc gcggtaatac 180agaggcggca agcgttgttc ggaattattg ggcgtaaaga gcacgtaggc ggccgtgtaa 240gtcggttgtg aaagccttcc gctcaacgga aggacggcat ccgatactgc atggctcgag 300tgcgggaggg gagagtggaa cttctggtgg agcggtgaaa tgcgtagata tcagaaggaa 360caccggcggc gaaggcgact ctctggtccg taactgacgc tgagtgtgcg aaagctaggg 420gagcaaacgg gattagatac cccggtagtc ctagccgtaa acgatggg 468<210>7<211>468
<212>DNA<213>未知<220>
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<223>引起厭氧性氨氧化反應(yīng)的浮霉菌(planctomycetes)屬微生物；16SrRNA基因的DNA序列<400>8tcgagaatct ttcgcaatgc ccgcaagggt gacgaagcga cgccgcgtgc gggaagaagg 60ccttcgggtt gtaaaccgct gtcgggagtt aggaaatgca aggatgttaa tagcattctt 120gcttgactaa ggctccggag gaagccacgg ctaactctgt gccagcagcc gcggtaatac 180agaggcggca agcgttgttc ggaattattg ggcgtaaaga gcacgtaggc ggctgtgtaa 240gtcggttgtg aaagccttcc gcttaacgga agaacggcat ccgatactgc atagcttgag 300tgcgggaggg gagagtggaa cttctggtgg agcggtgaaa tgcgtagata tcagaaggaa 360caccggcggc gaaggcgact ctctggtccg taactgacgc tgagtatgcg aaagctaggg 420gagcaaacgg gattagatac cccggtagtc ctagccgtaa acgatggg 468
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<223>引起厭氧性氨氧化反應(yīng)的浮霉菌(planctomycetes)屬微生物；16SrRNA基因的DNA序列<400>9tcgagaatct ttcgcaatgc ccgaaagggt gacgaagcga cgccgcgtgc gggaagaagg 60ccttcgggtt gtaaaccgct gtcgggagtt aggaaatgca aggatgttaa tagcattctt 120gcttgactaa ggctccggag gaagccacgg ctaactctgt gccagcagcc gcggtaatac 180agaggcggca agcgttgttc ggaattattg ggcgtaaaga gcacgtaggc ggctgtgtaa 240gtcggttgtg aaagccttcc gcttaacgga agaacggcat ccgatactgc atagcttgag 300tgcgggaggg gagagtggaa cttctggtgg agcggtgaaa tgcgtagata tcagaaggaa 360caccggcggc gaaagcgact ctctagaccg taactgacgc tgagtgtgcg aaagctaggg 420gagcaaacgg gattagatac cccggtagtc ctagccgtaa acgatggg 468
權(quán)利要求
1.一種厭氧性氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)方法，是以亞硝酸和氨為基質(zhì)在培養(yǎng)槽中培養(yǎng)進(jìn)行厭氧脫氮的厭氧性氨氧化細(xì)菌的厭氧性氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)方法，其中，當(dāng)將所述基質(zhì)的供給速度設(shè)為Y、將所述基質(zhì)的供給常數(shù)設(shè)為K、將進(jìn)入對數(shù)增殖期后的培養(yǎng)天數(shù)設(shè)為T、將培養(yǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)的基質(zhì)濃度設(shè)為A時(shí)，從所述厭氧性氨氧化細(xì)菌已進(jìn)入對數(shù)增殖期開始，對提供給所述培養(yǎng)槽中的基質(zhì)的供給速度Y進(jìn)行控制，以便滿足下式Y(jié)＝A×exp(K×T)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厭氧性氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)方法，其中，以所述厭氧性氨氧化細(xì)菌具有的16SrRNA基因?yàn)榛A(chǔ)的DNA堿基序列的特定區(qū)域，含有序列表的序列編號1～9所示的序列中的至少一種以上的序列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的厭氧性氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)方法，其中，提供給所述培養(yǎng)槽的氨和亞硝酸的比率被控制在1∶0.5～2.0的范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任意一項(xiàng)所述的厭氧性氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)方法，其中，所述基質(zhì)的供給常數(shù)K被設(shè)定在0.05～0.28的范圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任意一項(xiàng)所述的厭氧性氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)方法，其中，所述基質(zhì)的供給常數(shù)K被設(shè)定在0.06～0.15的范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任意一項(xiàng)所述的厭氧性氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)方法，其中，所述基質(zhì)的供給常數(shù)K被設(shè)定在0.07～0.12的范圍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中任意一項(xiàng)所述的厭氧性氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)方法，其中，與用所述式子Y＝A×exp(K×T)表示的增加曲線接近而使所述基質(zhì)供給速度Y階段形增加，同時(shí)對每個(gè)階段增加的培養(yǎng)槽內(nèi)的亞硝態(tài)氮濃度進(jìn)行控制并使其最大不超過70mg/L。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～7中任意一項(xiàng)所述的厭氧性氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)方法，其中，從所述厭氧性氨氧化細(xì)菌進(jìn)入對數(shù)增殖期的時(shí)刻開始，根據(jù)向所述培養(yǎng)槽中供給的基質(zhì)濃度與從所述培養(yǎng)槽排出的液體中所殘存的基質(zhì)濃度之間的差，求得實(shí)際的基質(zhì)消耗速度y，在將所述基質(zhì)的消耗速度設(shè)為y、所述基質(zhì)的消耗常數(shù)設(shè)為k、將進(jìn)入對數(shù)增殖期后的培養(yǎng)天數(shù)設(shè)為T、培養(yǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)的基質(zhì)濃度設(shè)為a時(shí)，根據(jù)用y＝a×exp(K×T)表示的基質(zhì)消耗速度的式子和所述已求得的基質(zhì)消耗速度y，算出基質(zhì)的消耗常數(shù)k，設(shè)定所述供給常數(shù)K并使其與所述已算出的消耗常數(shù)k一致。
9.一種厭氧性氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)裝置，是以亞硝酸和氨為基質(zhì)在培養(yǎng)槽中培養(yǎng)進(jìn)行厭氧脫氮的厭氧性氨氧化細(xì)菌的厭氧性氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)裝置，其中，具備供氨機(jī)構(gòu)，其以規(guī)定濃度向所述培養(yǎng)槽中供給所述基質(zhì)的一方的氨；供亞硝酸機(jī)構(gòu)，其以規(guī)定濃度向所述培養(yǎng)槽中供給所述基質(zhì)的另一方的亞硝酸；和控制機(jī)構(gòu)，其在將所述基質(zhì)的供給速度設(shè)為Y，將所述基質(zhì)的供給常數(shù)設(shè)為K，將進(jìn)入對數(shù)增殖期后的培養(yǎng)天數(shù)設(shè)為T，將培養(yǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)的基質(zhì)濃度設(shè)為A時(shí)，從所述厭氧性氨氧化細(xì)菌進(jìn)入對數(shù)增殖期開始，對提供給所述培養(yǎng)槽的基質(zhì)的供給速度Y進(jìn)行控制，以滿足Y＝A×exp(K×T)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的厭氧性氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)裝置，其中，以所述厭氧性氨氧化細(xì)菌具有的16SrRNA基因?yàn)榛A(chǔ)的DNA特定區(qū)域，含有序列表的序列編號1～9所示的序列中的至少1種以上的序列。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的厭氧性氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)裝置，其中，具備所述控制機(jī)構(gòu)對所述供氨機(jī)構(gòu)與所述供亞硝酸機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，以使提供給所述培養(yǎng)槽的氨和亞硝酸的比率在1∶0.5～2.0的范圍。
12.根據(jù)權(quán)利要求9～11中任意一項(xiàng)所述的厭氧性氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)裝置，其中，具備對提供給所述培養(yǎng)槽的基質(zhì)濃度進(jìn)行測定的第1測定機(jī)構(gòu)，和對從所述培養(yǎng)槽排出的液體中所殘存的基質(zhì)濃度進(jìn)行測定的第2測定機(jī)構(gòu)；所述控制機(jī)構(gòu)根據(jù)所述第1測定機(jī)構(gòu)的測定結(jié)果和所述第2測定機(jī)構(gòu)的測定結(jié)果的差，求得基質(zhì)消耗速度y，當(dāng)將所述基質(zhì)的消耗速度設(shè)為y、所述基質(zhì)的消耗常數(shù)設(shè)為k、將進(jìn)入對數(shù)增殖期后的培養(yǎng)天數(shù)設(shè)為T、培養(yǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)的基質(zhì)濃度設(shè)為a時(shí)，用求得的基質(zhì)消耗速度y和式子基質(zhì)消耗速度y＝a×exp(K×T)計(jì)算出基質(zhì)的消耗常數(shù)k，根據(jù)已算出的消耗常數(shù)k，設(shè)定所述供給常數(shù)K。
全文摘要
本發(fā)明提供一種厭氧性氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)裝置(10)，其是以亞硝酸和氨為基質(zhì)在培養(yǎng)槽(12)中培養(yǎng)進(jìn)行厭氧脫氮的新型厭氧性氨氧化細(xì)菌，具備以規(guī)定濃度向培養(yǎng)槽(12)中供給氨的供氨機(jī)構(gòu)14，和以規(guī)定濃度向培養(yǎng)槽(12)中供給亞硝酸的供亞硝酸機(jī)構(gòu)16，和對基質(zhì)的供給速度Y進(jìn)行控制的控制裝置(22)。由此，本發(fā)明可以在以氨和亞硝酸為基質(zhì)的厭氧性氨氧化細(xì)菌的培養(yǎng)中，在沒有浪費(fèi)的情況下提供基質(zhì)并生成菌體濃度高的種污泥，或者在短期內(nèi)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的調(diào)試。
文檔編號C12N15/31GK1834231SQ20061006783
公開日2006年9月20日 申請日期2006年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月14日
發(fā)明者井坂和一, 角野立夫, 常田聰 申請人:日立工程設(shè)備建設(shè)株式會社