JP2016195586A - 微細藻類の培養方法及び培養装置 - Google Patents
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Abstract
Description
1)安水は活性汚泥処理される前に海水で希釈されるため、淡水系の微細藻類では海水を含む安水を処理することが困難である。
2)活性汚泥処理水に含まれる窒素成分は下水に比べるとほとんどがアンモニア性窒素であり、またその濃度レベルは活性汚泥処理水の方が淡水より非常に高い。
3)下水と比べて活性汚泥処理水は水温が30℃程度の活性汚泥処理槽から発生するため、下水に適用される微細藻類では温度条件が合わない、
4)活性汚泥処理水は淡水よりpHが高い。(遊離アンモニアが多い)
5)活性汚泥処理水中にはフェノール系難分解COD成分が残留しており、それらが微細藻類に与える影響が不明である。
また、特許文献4では排水を膜ろ過した透過水による微細藻類の増殖が提案されているものの、排水の窒素濃度等に関する記載が無く、さらに、藻類種類が複数例示されているものの、それらが実施可能であることは何ら示されていない。
まず、図1に基づいて、本実施形態に係る微細藻類の培養装置の構成について説明する。微細藻類の培養装置は、藻類培養槽3と、光源4と、固液分離層5とを備える。藻類培養槽3は、微細藻類2を培養するための培養槽である。藻類培養槽3には、少なくとも、排水1、及び微細藻類2が投入される。
つぎに、図1に示す培養装置を用いた微細藻類の培養方法を説明する。まず、藻類培養槽3に、排水1、及び微細藻類2を投入する。ついで、微細藻類2に光源4から光を照射する。これにより、藻類培養槽3中で微細藻類2が培養される。微細藻類2の生育状況に応じて、光源4からの光量を適宜調整してもよい。ついで、排水1は、微細藻類2とともに固液分離層5に投入される。固液分離層5では、排水1及び微細藻類2の混合物が排水1と微細藻類2とに分離される。分離後の排水1は、処理完了水6として装置外に排出される。
つぎに、本発明の実施例を説明する。実施例1では、微細藻類2としてナンノクロロプシス属の微細藻類(マリンテック社のマリーンフレッシュ)を培養した。具体的には、培養チューブ容器に微細藻類2を1.0×104cell/mL程度となるよう添加した後、培養チューブ容器に活性汚泥処理水を10mL入れた。ここで、微細藻類2の濃度(cell/mL)は、培養液を希釈したものを、生物顕微鏡(オリンパス株式会社製BX43)で血球計算盤を用いて直接計数を行うことで測定した。また、活性汚泥処理水中のアンモニア態窒素濃度をインドフェノール青吸光光度法により測定したところ、アンモニア態窒素濃度は188mg−N/Lであった。また、活性汚泥処理水中のリン濃度をモリブデン青吸光光度法により測定したところ、リン濃度は0.18mg/Lであった。ついで、培養チューブ内の光量子密度を60μmol/m2/秒、光照射周期を12時間明期/12時間暗期、水温を30℃として微細藻類2の培養を行った。これらの培養条件は培養中で一定とした。光量子密度の測定は藤原製作所社製光量子計MQ−200を用いて行った。その結果、培養開始から2週間で、藻類濃度は1.0×104cell/mLから7.0×104cell/mLに増加した。測定結果を図2に示す。このことから、ナンノクロロプシスを活性汚泥処理水で培養させることが可能であることがわかった。
実施例2では、微細藻類2としてChlorococcalesを培養した。具体的には、培養チューブ容器に微細藻類2を2.2×104cell/mL程度となるよう添加した後、培養チューブ容器に活性汚泥処理水10mLを入れた。活性汚泥処理水のアンモニア態窒素濃度は188mg−N/L、リン濃度は0.18mg/Lであった。ついで、培養チューブ内の光量子密度を60μmol/m2/秒、光照射周期を12時間明期/12時間暗期、水温を30℃として培養を行った。これらの培養条件は培養中で一定とした。その結果、培養開始から2週間で、藻類濃度は2.2×104cell/mLから4.4×104cell/mL程度に増加した。測定結果を図3に示す。このことから、Chlorococcalesを活性汚泥処理水で培養させることが可能であることがわかった。
実施例3では、培養チューブ容器内の光量子密度のみを段階的に変化させた他は、実施例1と同様の試験を行った。すなわち、実施例3では、光量子密度のナンノクロロプシスの増殖への影響を検討した。光量子密度は42、52、60、74、85μmol/m2/秒とし、各光量子密度の条件下で2週間培養を行った。その結果、藻類濃度は2.5×104cell/mLから最大で4.8×105cell/mLに増加し、光量子密度に応じて藻類が増加した。測定結果を図4に示す。また、光量子密度52μmol/m2/秒と60μmol/m2/秒の間において、藻類が大きく増加した。このことから、ナンノクロロプシスを培養するための光量子密度は、60μmol/m2/秒以上が好ましいことが分かった。
つぎに、ナンノクロロプシス及びChlorococcalesの培養量とリン濃度との相関について検討した。具体的には、ナンノクロロプシス及びChlorococcalesをそれぞれ別々の培養チューブ容器に投入した。ナンノクロロプシスの投入量は、1.0×104cell/mL程度、Chlorococcalesの投入量は2.1×104cell/mL程度とした。次に、各培養チューブ容器に活性汚泥処理水10mLを入れた。活性汚泥処理水のアンモニア態窒素濃度は188mg−N/L、リン濃度は0.18mg/Lであった。さらに、各培養チューブ容器に1mg−P/L相当量のリン酸を添加した。そして、培養チューブ内の光量子密度を60μmol/m2/秒、光照射周期を12時間明期/12時間暗期、水温を30℃として培養を2週間行った。これらの培養条件は培養中で一定とした。また、リン酸の添加量を0(添加なし)、2、5、10mg−P/Lに変更して同様の試験を行った。ナンノクロロプシスに関する測定結果を図5に、Chlorococcalesに関する測定結果を図6に示す。
実施例5では、微細藻類2として活性汚泥処理水中に生息する微細藻類を分取し、分取した微細藻類を、活性汚泥処理水を培地として複数回継代した。これにより、Chlorella sp.を優占化させた。具体的には、活性汚泥処理水中に生息する微細藻類を数mL分取した。そして、1Lの培養容器に培地となる活性汚泥処理水800mlと、分取した微細藻類を投入した。そして、活性汚泥処理水800mL、光量子密度60μmol/m2/秒、光照射周期12時間明期/12時間暗期、水温30℃の培養条件で微細藻類2を培養した。微細藻類2の培養は、微細藻類2の濃度が十分な藻類濃度になるまで行った。さらに、培養容器から微細藻類を数mL分取し、同様の培養条件で培養を行った。このような培養処理を複数回実施し、継代を行った。継代後の微細藻類2、すなわちChlorella sp.を1Lの培養容器に投入した。その後、培養容器に活性汚泥処理水を投入し、Chlorella sp.の濃度を1.0×104cell/mL程度とした。活性汚泥処理水のアンモニア態窒素濃度は188mg−N/L、リン濃度は0.18mg−P/Lであった。さらに、培養容器に1mg−P/L相当量のリン酸を添加した。そして、培養容器内の光量子密度60μmol/m2/秒、光照射周期12時間明期/12時間暗期、水温30℃とした培養条件でChlorella sp.の培養を2週間行った。これらの培養条件は培養中で一定とした。その結果、培養開始から2週間で、藻類濃度は1.0×104cell/mLから4.3×106cell/mL程度に増加した。このことから、優占化したChlorella sp.を用いて活性汚泥処理水で培養させることにより、珪藻、糸状菌、原生動物などを含まない純度の高い藻類を得ることができ、コンタミネーションを排除できることがわかった。すなわち、より高い増殖量および増殖速度が得られた。
実施例6では、微細藻類2としてナンノクロロプシスおよびChlorella sp.をそれぞれ別々の1Lの培養容器に投入した。Chlorella sp.は実施例5と同様の方法で得たものを用いた。ナンノクロロプシスの投入量は、1.0×104cell/mL程度、Chlorella sp.の投入量は2.1×104cell/mL程度とした。次に、各培養容器に活性汚泥処理水を入れ、アンモニア態窒素濃度を100〜1000mg−N/L、リン濃度を1〜6mg−P/L、すなわちN/P質量比を16.7〜1000に調整した。ここで、アンモニア態窒素の濃度は塩化アンモニウム溶液によって調整した。リン濃度は、リン酸の培養容器への投入量を調整することで調整した。
2 微細藻類
3 藻類培養槽
4 光源
5 固液分離槽
6 処理完了水
Claims (9)
- ナンノクロロプシス属の微細藻類、及びアンモニア態窒素を100mg−N/L以上含む排水を藻類培養槽に投入し、且つ前記微細藻類に光を照射することを特徴とする微細藻類の培養方法。
- 安水を活性汚泥処理することで得られる活性汚泥処理水中に生息可能な微細藻類、及びアンモニア態窒素を100mg−N/L以上含む排水を藻類培養槽に投入し、且つ前記微細藻類に光を照射することを特徴とする微細藻類の培養方法。
- 前記安水を活性汚泥処理することで得られる活性汚泥処理水中に生息する微細藻類が、Chlorella sp.であることを特徴とする、請求項2記載の微細藻類の培養方法。
- 前記藻類培養槽のN/P質量比が16〜300であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の微細藻類の培養方法。
- 前記排水は、安水を活性汚泥処理することで得られる活性汚泥処理水であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の微細藻類の培養方法。
- 前記藻類培養槽に、溶存無機炭素源を添加することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の微細藻類の培養方法。
- 前記光の光量子密度が60μmol/m2/秒以上であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の微細藻類の培養方法。
- 前記藻類培養槽に、リン酸塩を添加することを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の微細藻類の培養方法。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の微細藻類の培養方法を実現するための微細藻類の培養装置であって、
前記微細藻類、及び前記排水が投入される藻類培養槽を備えることを特徴とする、微細藻類の培養装置。
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