酸発酵細菌群の特定と機能解析による都市下水汚泥の効率的な嫌気性消化技術の開発

通过酸发酵菌群鉴定及功能分析开发城市污水污泥高效厌氧消化技术

• 批准号: 03J09640
• 负责人: 伊藤 司
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J09640/
• 关键词: 嫌気性消化; MAR-FISH; RNA-SIP; プロピオン酸分解; 酢酸分解; 微生物群集構造

MAR-FISHとRNA-SIPを嫌気消化汚泥へ適用し、糖、プロピオン酸、酢酸を資化する微生物群をそれぞれ検出、同定した。優占的なグルコース分解菌はActinobacteria門に属する微生物であり、プロピオン酸分解にはSmithella sp.LR、Syntrophobacter、Smithella sp.SRが関与した。酢酸は酢酸資化性メタン生成古細菌であるMethanosaetaおよびSynergistes group 4が利用した。このように嫌気性消化汚泥内にはプロピオン酸分解菌は3種、酢酸分解菌は2種が少なくとも存在することが確認された。続いて酢酸、プロピオン酸分解に着目し、基質濃度がその分解に関与する微生物の群集構造や活性にどのように影響するかについて、基質濃度0.5〜15mMの範囲で定量的に評価を行った。その結果、基質濃度により活性を示す微生物構成が変化した。プロピオン酸に関しては2.5〜5mMで最も構成種が多様であり、低濃度側ではSmithella sp.LRが優占した。酢酸の利用に関しては、低酢酸濃度ではMethanosaetaが優位的であったが、濃度が高くなるとSynergistes group 4が優位となった。Synergistes group 4はMethanosaetaと基質を競合することによりメタン生成効率に影響を与える可能性が示唆された。嫌気性消化汚泥にはプロピオン酸分解および酢酸分解に関与する微生物が複数存在した。各微生物の基質親和性はそれぞれ異なり、その結果、基質濃度の違いにより活躍する微生物種の菌体数および構成が変化したと考えられた。嫌気性消化汚泥内に基質親和性の異なる微生物が共存することにより、基質濃度の変化に対応でき、このことが処理の安定性に繋がるのではないかと考えられた。

我们将 MAR-FISH 和 RNA-SIP 应用于厌氧消化污泥，以检测和识别利用糖、丙酸和乙酸的微生物群。主要的葡萄糖降解细菌属于放线菌门，其中Smithella sp.LR、Syntropicobacter 和Smithella sp.SR 参与丙酸降解。乙酸被乙酸同化产甲烷古菌 Methanosaeta 和 Synergistes group 4 所利用。由此，确认厌氧消化污泥中至少存在3种丙酸分解菌和2种乙酸分解菌。接下来，我们关注乙酸和丙酸的分解，并使用0.5至15mM的底物浓度范围定量评估底物浓度如何影响参与分解的微生物的群落结构和活性。结果，活性微生物的组成根据底物浓度而变化。关于丙酸，组成物种在 2.5-5mM 时最为多样化，并且在较低浓度下以 Smithella sp.LR 为主。关于乙酸的利用，甲烷菌在低乙酸浓度下占主导地位，但在较高浓度下，增效菌组 4 成为主导。有人认为，Synergistes group 4可能通过与Methanosaeta竞争底物来影响产甲烷效率。厌氧消化污泥中存在多种参与丙酸和乙酸分解的微生物。每种微生物的底物亲和力不同，因此，认为活性微生物的数量和组成由于底物浓度的差异而变化。人们认为，厌氧消化污泥中具有不同底物亲和力的微生物共存，使其能够响应底物浓度的变化，从而导致处理的稳定性。