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1.[x] プロフィールTAKA 同化型硝酸還元について 2008/9/30 01:38

同化型硝酸還元は、どのような条件で発生するのでしょうか?あまり同化型硝酸還元が発生したという話は聞かないですが、どうなんでしょうか?

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2.[x] プロフィール管理者エイジ Re: 同化型硝酸還元について 2008/9/30 04:14

この反応に限っては他の反応のように表に出ない部分(同化)ですから、平常の水槽管理に於いて意識しようにもできない=話に出てこない、だと思います。イメージ的にも、環境にも寄ると思いますが、反応量も脱窒に比べれば意識するに足らない非常に小さなモノのようにも思いますし。まだ海藻が吸収してくれる量の方が断然大きいんじゃないかしら。

ちなみにこの反応も水槽に於いてごく普通に発生しているとは思います。
細菌が必要とするアンモニア源として硝酸が利用された場合、硝酸→亜硝酸→アンモニアと段階を経て利用(同化)されます。なので文字通り「同化型硝酸還元」と呼ばれます。
但し、脱窒のような硝酸還元は硝酸を呼吸の元とする硝酸呼吸と呼ばれますが、同化型硝酸還元の場合は酵素による反応として還元されていくので、脱窒とは全く異なる反応だそうです。

で、これが化学に疎い僕の精一杯の「反応」です(笑)

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3.[x] プロフィールTAKA Re: 同化型硝酸還元について 2008/9/30 08:04

エイジさん、
ご教示ありがとう御座います。初心者の私には理解するには難しかったような気がします。(苦笑)この質問は、あきさんとのやり取りで湧いてきたものです。自分でも確かめようとは思っています。
例えば、嫌気状態のリアクターがあって、それが急に好気状態になったときに、リアクター内のバクテリアの変化?により、同化型硝酸還元が主になることがあるのかなあ、と考えました。エイジさんのHPを見るまでは、同化型硝酸還元があることすら知りませんでした。

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4.[x] プロフィールあき Re: 同化型硝酸還元について 2008/9/30 08:21

取り急ぎ

TAKAさん、試す場合は必ずリアクター排水をばっ気槽を通してから、水槽内に戻してください。

でないと、亜硝酸の大量発生で生体が死ぬ可能性がありますので。

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5.[x] プロフィールTAKA Re: 同化型硝酸還元について 2008/9/30 08:35

あきさん、
LRしか入っていないので特に気にしてないです。LRのバクテリアが死ぬのは覚悟の上です。笑
色々試すと面白そうなので。
ご親切にありがとう御座います!

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6.[x] プロフィール管理者エイジ Re: 同化型硝酸還元について 2008/9/30 17:08

ところで、リアクターの循環ですが、これはやはり還元のためにかなり流速は抑えてあるのですよね?
内部のORPとかは見てますか? 多分、-50mV〜-200mVの範囲ですよね?

仮に、あくまでも嫌気的であり、且つ硫酸還元の起こらない範囲での制御があるという前提ですと、一般に好気的環境で行われる同化型硝酸還元はほぼ無いと考えて、あとは通性嫌気性細菌による通常の脱窒と、メディアによる硫黄脱窒がメインですよね。(そう言えば硫黄脱膣に必要なORPレベルが判らないけど)

で、「急に好気状態になったとき」を想定してみると、多分ですが、この中にアンモニアや亜硝酸は無いだろうと思います。(細かなレベルでは一部のバクテリアの反応によりあるかもですが)
判らないのは、硫黄脱窒自体にその行程があるのかどうかという部分かしら。多分、硝酸から直で窒素だと思うので、それなら大丈夫だとは思いますけど。

また、「急に好気状態になったとき」が長く続いた場合、それまで還元で働いていた通性嫌気性細菌は好気的な反応に切り替わるため、硝化が起こります。ここでもしアンモニアや亜硝酸があったなら、もちろんそれは硝化の対象ですから、少しずつ硝酸まで酸化されていくでしょうね。
でも大きく解放されている場合は、それを待たずして水槽へ戻っていきそうです。

きっと化学式の判る方なら、即答していただけるのかな(汗)

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7.[x] プロフィールTAKA Re: 同化型硝酸還元について 2008/9/30 21:00

エイジさん、
>ところで、リアクターの循環ですが、これはやはり還元のためにかなり流速は抑えてあるのですよね?
排水のことでしょうか?排水は、1秒5滴ぐらいだと思います。私のリアクターは循環式?(Caリアクターと同じような構造)です。リアクターの循環ポンプはMJ1200です。

>内部のORPとかは見てますか? 多分、-50mV〜-200mVの範囲ですよね?
まったく見ておりません。

硫黄脱膣の化学式は以下だと、海外のHPをみて理解していました。しかしながら、あきさんからの情報で、排水の流量によって?は、亜硝酸が大発生すると伺いました。この亜硝酸の発生がどこから来るのか興味が湧き、知らべているうちにエイジさんの「同化型硝酸還元」のページに辿りつきました。うちのリアクターとあきさん所のリアクターでは少し構造が違うので、単純比較はできないのですが、自分のリアクターでも排水量によって亜硝酸が発生するか試してみるつもりです。ってか、昨晩から排水量をMAXにしてます。当然ながら、直前の亜硝酸濃度も測ってあり、0を確認しています。
2 H2O + 5 S + 6 NO3- → 3 N2 + 5 SO4-- + 4 H+

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8.[x] プロフィールタテジマキンチャクダイ狩人 Re: 同化型硝酸還元について 2008/9/30 21:56

TAKAさん

私も化学式は得意でありませんので・・・・
硫黄還元は少し違うのかも知れませんが 普通の嫌気還元の場合 バクテリアの力で硝酸塩がいきなり窒素になる訳ではなく 硝酸塩が亜硝酸になってから窒素へ、というふうにワンクッション置いてから窒素になります
ここで、嫌気状態が不充分ですと 亜硝酸の状態で還元が終わってしまうという事です

化学式などは
http://members.jcom.home.ne.jp/suisui52/dattitu.htm
http://www.ne.jp/asahi/mc/minatomachi/sandorp.htm
どちらにも 載ってます

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9.[x] プロフィールあき Re: 同化型硝酸還元について 2008/9/30 22:48

遅れましたが、少し誤解があるみたいなので…

俺の言ってる硝酸→亜硝酸という反応は、嫌気不足の状態、言ってみれば好気と嫌気の中間で起きる反応で、好気状態では起こりません。

この反応が同化型硝酸還元かどうか、専門的な事は分かりませんが、俺の理解不足もあって混乱させてしまってたらすみません。

なので、排水の調整は、まず排水から若干硫黄臭がする程度にまで合わせてやり、そこから一日毎にチョコットずつ排水量をあげてけは、そのうち亜硝酸の大発生は起きると思います。

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10.[x] プロフィールTAKA Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/1 00:35

狩人さん、
なるほどー、たぶん理解できました。嫌気状態についてあまり良く理解していません。

あきさん、
混乱させたなんてとんでもないです。私が勝手に「同化型硝酸還元」と予想しただけです。
実験のやり方が間違っていたので、排水量を元に戻して嫌気状態をもう一度作ってから実験したいと思います。
もしかすると家のリアクターは循環式なので亜硝酸は発生しないかもしれませんね。

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11.[x] プロフィール管理者エイジ Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/1 02:06

TAKAさん、

5滴/秒ですと、数時間程度でカラム内の水量が一周しませんか?
リアクターの容量は何リットルでしょう?
それですと、硫黄脱窒に限らず、通常の脱窒にも必要な酸化還元電位まで下がらないように思います。
通常の脱窒に必要な還元レベルはORPで約0〜-50mV、硫酸還元で約-50mV〜-200mV、となります。
また、硫黄脱窒については、販売元?では好気環境下に於いても実現されるようにありましたが、僕はやはり嫌気環境が必要じゃないかと思っています。せめて通常の脱窒レベルかな?
仮に僅かでも好気環境で起こるとしても、やはり嫌気環境でよりエンジンが掛かるとすれば、効率的に見ても好気環境で運転するメリットがありません。
と言うことで、もし不安であれば、先に流量の調整方法も含め、あきさんのように色々と実験してみると良いと思います。
その際、可能であれば、一時的でも良いので、調整によりどれくらいORPが変化するのかも見れたら良いと思います。(負の値の見られるORPモニターが必要ですけど)
せめてカラムが透明なら、内部の砂の変色を頼りに調整も出来るんですけどね。
あと、TAKAさんのリアクターは天地で内部循環してますよね? と言うことは、内部循環もかなり抑えないと還元状態まで達しないように思います。(基本的に目に見えて循環しているレベルでは還元環境には届かない。よほど排出量が絞り込まれていれば別ですが)
ただ、これらが全て僕の勘違いで、やはり好気環境下でも硫黄脱膣は起こるということでしたら、この限りではありません。今のままで良いかも知れません。
実験あるのみ、かな?(汗)

あと、今試されている好気的テスト(排出量アップ)は、将来的に起こりうる(製品に潜む)現象を知っておく上でのテストですか?
あまり無理に規格外のテストをする必要もないと思いますけど。環境値をいじれば、どんな現象にもなりうるでしょうし。。。
カルシウムリアクターだって、究極に排出量を絞れば、中は還元になりますからね。

狩人さん、

上のリンク先、ためになりました。良い復習になりました。
また、通常言われる脱窒の反応は、硝酸→窒素という風に直で変換されると言う認識で良いと思います。(硝酸呼吸により硝酸が骨抜き→窒素)
コレとは別の硝酸還元の中には、おっしゃるような段階的な還元も存在しています。(同化型硝酸還元含む)

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12.[x] プロフィール管理者エイジ Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/1 02:18

誤りがありました。一つずれてた(汗)

> 通常の脱窒に必要な還元レベルはORPで約0〜-50mV、硫酸還元で約-50mV〜-200mV、となります。

正しくは、
通常の脱窒に必要な還元レベルはORPで約-50mV〜-200mV、硫酸還元で約-200mV以下、となります。

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13.[x] プロフィールTAKA Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/1 07:09

エイジさん、
リアクター容量は7〜8リットルです。1秒5滴でどのくらい排出されるかよくわかりません。
嫌気環境になっているとは思いますが、根拠はありません。リアクター内の写真を見たことありますが、白いバクテリアフィルムが発生しています。硫化水素の発生による砂の色の変化まではわかりませんでした。
嫌気環境は、ゆっくりとした流れの中でしか作れないのでしょうか?

>あと、今試されている好気的テスト(排出量アップ)は、将来的に起こりうる(製品に潜む)現象を知っておく上でのテストですか?
製品の特徴を知りたいです。
>あまり無理に規格外のテストをする必要もないと思いますけど。環境値をいじれば、どんな現象にもなりうるでしょうし。。。
実験は、意味ないかもしれませんね。笑
もし、排水量を究極に絞らないと嫌気環境が作れず、また、硝酸塩を窒素に変えることができないとすれば、かなり大きなリアクターじゃないと駄目ってことになりますでしょうか?私が知っている限りでは、硫黄メディアを使用した硝酸塩除去のリアクターは大きくても8リットル前後です。これで十二分の結果が得られているようです。
もしかすると、硫黄メディアによる硝酸塩除去は好気環境で行われており、排水量を増やしても何も変わらないかもしれませんね。当然、排水量を増やすと、リアクター内部の海水がリアクター内を循環する回数が減るので、硝酸塩除去能力は落ちると思いますが。

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14.[x] プロフィールタテジマキンチャクダイ狩人 Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/1 08:20

■TAKAさん

一般的な嫌気タンクの場合、循環させる時間が20時間ほど必要ですので もし容量が8リッターだとすると 1秒で約3滴のスピードですが あきさんの実験では それと比べるとかなり多い流量で機能している様です
硫黄還元の場合は かなりの流量でも機能するのかな? と思ってるところです

>嫌気環境は、ゆっくりとした流れの中でしか作れないのでしょうか?

この内部の流れに関しては 有ろうと無かろうと嫌気環境ができるかどうかには関係ありません
要はどれだけ酸素が薄いかという事だけです

内部を循環させているのは 内部の酸素量に部分的な偏りができないように循環させるだけです
偏りができると 部分的には硫化水素、別の部分では亜硝酸 と言う風になって 調整が困難になるからです

■エイジさん

>せめてカラムが透明なら、内部の砂の変色を頼りに調整も出来るんですけどね。

カラムを透明にすると 内部に藻類が発生して光合成を始めるんですよ
そのお陰で内部で酸素を作ってしまうので邪魔な存在になってしまうっていうのがあります
なので 嫌気タンクは透明じゃないんですよ

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15.[x] プロフィールあき Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/1 08:38

えっとですね、排水量はリアクター内に入れたメディアの量でも変わってきます。

同じ容量のリアクターでも、メディアを1kg分入れた場合と、10kg分入れた場合とでは、リアクター内を1サイクルした時の酸素消費量が全然違ってきますから、メディア10kg入れた時の方が排水量は多くする事ができます。

TAKAさんのリアクターの容量なら大体1秒2〜3滴で嫌気状態は作れますが、今はその倍くらいって事で、中に入れてるメディアが着床として優秀なんじゃないかと思います(ひょっとしたら昨日エイジさんがうちで仰っていた、サルファーメディアの中には予め硫黄脱窒菌が含まれてるてのも、影響してるのかもしれませんね)。

後、1滴は0.04ccで計算して、10秒でどれくらい、20秒でどれくらいたまるかって感じでみると、正確な排水量が分かりますよ。

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16.[x] プロフィールあき Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/1 08:40

あっ、狩人さんと被っちゃいましたね(汗)

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17.[x] プロフィール管理者エイジ Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/2 03:10

TAKAさん、

7〜8Lっ!? でかいっ!!
嫌気環境って、基本的に「流れが止まっている」と起こります(汗)
なので、流れつつも嫌気にするなら、かなり絞る必要があります。だって、通る海水がどんどん酸素運んできますから。
幸い、容量が大きいようですから、かなり絞り気味で回すことで、メディア上層部で徐々に酸素を消費させ、中層以深で必要な還元電位まで下げることも可能に思います。なので上層部は比較的細かな砂でも良いかも。但し、良くモニタしてくださいね。
また、通水は必ずしも全体的に均等には起こらないので、部分的な還元過多、あるいは逆のケースもあるかも知れません。例え初期で均等に並べても、いずれ消耗すれば水路の偏りは少なからず起こりますから。カルシウムリアクターも同じですよね。
あと、通水さえ絞れば、仮に容量が小さくても還元は起こるでしょうね。勿論、大きい方が有利ですが。その場合、天地での循環よりも、溜めて上層部のみで給排水したほうが溜め部分での還元は起こしやすいです。但し、還元レベルの制御が難しくなると思いますが。。。
この「溜め」っていうの意味伝わるかな? 水槽の砂と同じです。砂の上だけ流れてて、砂の中は還元です。で、逆にTAKAさんのリアクターは底面濾過みたいなもんなので、還元は起きず(起きにくい)、全体が好気的濾過です。
ま、その前に、好気環境でのメディアの反応の有無を知りたいですね(汗)
その実験の方が先かな?

狩人さん、

そうそう。コケ生えますね。なるべく影に置くとか、カバーかぶせるのはダメ?
だって、中が見られるって、すごいメリットだと思うのよね。

あきさん、

紛らわしい書き方しちゃったみたいですみません。
見るべきは流速なので、排出量を「全体の容量を知るため」ではなく、あくまでも「流速を知るため」に監視します。ポタタタタタ、なのか、ポタ・ポタ・なのか。で、仰るような計算によって大体の値を換算します。

と言うわけで、まずは硫黄脱窒は好気環境でも良いのかどうか。これが知りたいでーす。
TAKAさん、よろしくお願いします(汗)

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18.[x] プロフィールTAKA Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/2 04:16

狩人さん、あきさん、
よく理解できました。ORPを測りたいです。

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19.[x] プロフィールTAKA Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/2 04:20

エイジさん、
ORPを測るために、どうやってORPモニターをリアクター内につければよいでしょうか?CaリアクターとかにpHモニターを付けれる入り口があるようですが、これって市販されているのでしょうか?

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20.[x] プロフィール管理者エイジ Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/2 05:38

可能性としては、カキショウテンさんにお訊ねしてみると良いかも。
http://kakishoten.com/
それ系のパーツが業界随一だと思います。

あるいはセンサー部の径に合うユニオン(内部ゴムの密着型のもの)があれば、自分で穴あけとネジ切りができれば可能かな。
http://www.kakishoten.com/13_21.html ← ユニオンの例(これは太すぎるけど)

ただ、ちょっと待って。
今はまだ好気環境下での実験が先じゃない?
もし好気環境で硫黄脱膣が可能なら、無理に嫌気環境を作ることもないので、その場合わざわざORPモニタを搭載する必要も無いと思います。あれば便利だけど。
それかメディアの販売元に確認するのも良いかも。

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21.[x] プロフィールTAKA Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/2 05:56

エイジさん、
好気環境なのか嫌気環境なのか分からないのが現在の状態だと理解しています。排水量が多くてもリアクターとしては機能しているので、次のステップはリアクター内がどういう状態になっているのか調べたほうが良いかと。(排水量が多くても嫌気状態になるかどうかも分かりますし。)
排水量を多くすると好気環境になると思いますが、それではリアクターの処理能力が落ちてしまいます。
硫黄メディア種類は違いますが、MIDWEST Aquatic(日本でSulfur denitrator出しているメーカ)が出している硫黄メディアは99.9%が硫黄だそうです。

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22.[x] プロフィール管理者エイジ Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/2 07:24

おはよございます。こちらは朝の7時台です。
良く考えたら、時差があるのかしら?

多分、僕の発想は貧乏性から来てるせいか、無駄の排除から考えてしまうようです。
モニタ環境優先で考えれば、TAKAさんの方法が理想的でしょうね。
ついいつもの癖で、手間やコストに無駄が出ないように薦めてしまうのでした。
TAKAさんさえ問題がなければ勿論お任せ致しますです。

ちなみに現在の各パラメータは、何かの見本値があって、これを基に回しておられるのですか?
もし製品自体の規定値がその設定値であって、また結果も伴っているならば、やはりメディアは好気環境下で反応していると言えるかも知れません。今の状態は決して嫌気環境とは思えないためです。
ま、もっとも効率の良いポイントを探る意味でも、ORPの監視による制御は、やってみる価値はあると思います。

ところでTAKAさんの場合は、あきさんのように砂とのブレンドはあるのかしら?
硫黄メディアとカルシウムメディアのみの充填ですか?
もし砂のような比較的細かな粒子の媒介物が無いなら、より好気環境だと思われます。
また媒介物はなるべく多い方が、細菌の定着量やコロニーの形成にも表面積的に有利だと思います。
但し、好気的で行うがために砂を使わないなら、理屈が通っています。

あと、硫黄99.9%の他に、硫黄脱窒細菌も入ってるのでしょうか?
ホントなのかどうなのか、かなり気になってます。

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23.[x] プロフィールTAKA Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/2 07:33

連続の書き込みすいません。
LSMの硫黄メディアについて、Carib Seaの説明を簡単に書いておきます。(メーカの言うことなので100%信頼できないかもしれませんが。)

硫黄メディアの上に湧く?autotrophicバクテリアは、硫黄メディアを消費するときに酸素、若しくは硝酸塩が必要である。リアクター内の流量をゆっくりにすることにより、リアクターの下のほうで酸素は消費され酸欠状態になります(←要するに嫌気状態?)。よって、リアクター上位の硫黄メディアは硝酸塩を使用して硫黄メディアを消費します。autotrophicバクテリアは、最終的に窒素を排出します。
リアクターが完全に立ち上がるまでは、流量は1g/hr以下がよく。立ち上がり後は、リアクター内の流量は1g/hrから5g/hrがよいようです。
基本的に、ダブルチャンバー式のリアクターを使用し、1stステージに硫黄メディア、2ndステージにCaメディアを使用することを推奨しています。理由は、1stステージで下がったpHを2ndステージであげるためです。原理は、ご存知のとおりです。
リアクターの容量は、硝酸塩濃度が50mg/gなら総水量の1%。それ以上の硝酸塩濃度なら2%を推奨しています。

読んだ感じ、結構な排水量があってもバクテリアが酸素を沢山消費するために嫌気状態になるようですね。1g/hrだと狩人さんのHPにのってる嫌気層からの排水量。5g/hrだとうちと同じくらいかな。

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24.[x] プロフィールTAKA Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/2 07:38

エイジさん、
こちらは夕方4時半です。え?仕事中だろ?内緒です。

家のリアクターは、下半分が硫黄メディア、上半分がCaribSeaのCoarseタイプのCaメディアです。リアクター自体のデザインは、RCで結果を出している人のリアクターの完全レプリカです。

>あと、硫黄99.9%の他に、硫黄脱窒細菌も入ってるのでしょうか?
これは、そうとも取れる書き方でした。明確な記述はありませんでした。

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25.[x] プロフィール管理者エイジ Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/2 07:50

あ、勘違いしてた。
リアクター内の循環は、上から下へ、ではなく、下から上へ、でしたか。

あと、まさに上で書いたような好気→嫌気変移を利用した仕組みなのですね。納得。
しかも酸素も硝酸も利用可能なら、この硫黄脱窒細菌は通性嫌気性細菌ということですね。また納得。
だったら、酸素消費層でも硝酸消費層でも、硫黄脱窒はちゃんと行われる訳だ。かなり納得。
じゃ、あとはやはり肝心の部位(硝酸消費層)で、ちゃんと嫌気になっているのかどうか監視できれば、より安心で確実ですね。

あと、上部が嫌気なら、センターの取り回しも楽ですね。そのための仕組みなのかも?

硫黄脱窒細菌に関しては、通性嫌気性細菌ということであれば、もしかしたら水槽でも普通に存在している細菌かも知れません。要はデニボールと同じ原理です。
ま、練り込まれているなら、より確実ですけど。

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26.[x] プロフィールTAKA Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/2 07:59

エイジさん、
ある方によれば,「Anammox反応」ってことも。

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27.[x] プロフィール管理者エイジ Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/2 08:35

アナモックス反応。初めて聞きました。
調べたら、最近発見された新種のアナモックス菌とな?
有機物も要らない?
画期的じゃんっ!
こんなの、水槽にいるんやろか?
需要と供給により、あるいは・・・?
ホント、ワラワラの世界は奥が深いです。。。

で、ある方って?

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28.[x] プロフィールTAKA Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/2 09:31

Tetsuo総統です。名前だしていいのかな?
彼のHPの「硝酸塩除去」のところにAnammoxの記述があります。Tetsuoさん見てたら、説明お願いします。

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29.[x] プロフィールタテジマキンチャクダイ狩人 Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/2 10:11

■TAKAさん

すごく、難しい話になってきましたね!!

>結構な排水量があってもバクテリアが酸素を沢山消費するために嫌気状態になるようですね。1g/hrだと狩人さんのHPにのってる嫌気層からの排水量。5g/hrだとうちと同じくらいかな。

容量8リッターとして1g/hrで 家の4.5倍の流量です
滞留時間が3時間ほどですので、かなり早いです

これで機能するなら 効率がいいですね!!

家の嫌気タンクは炭素源として 生分解プラスチックを100gほど入れてるだけですので
これを サルファーメディアのようにいっぱい入れれば酸素の消費も早くなりますので 流量は稼げる様に思いますね
ただ、これをやると 流量が変わったときに 恐ろしい程の硫化水素発生が起こる可能性がありますので無茶はしませんが・・・・・

硫黄メディアだと 安全なのかどうかが大切ですね

この辺は あきさんも実験のなかで確認されると思いますので 情報のやりとりを密にされると いいです

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30.[x] プロフィール管理者エイジ Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/2 22:31

TAKAさん、
総統様のページ拝見しました。ためになりますね!

あと、アナモックス反応について調べてみました。面白いです。
水槽での実現はちょっと雲掴むような話だけど。TAKAさんのリアクター構造がカギかな?
以下、まとめです。今度ワラワランドで取り上げたいと思います。
間違いもあるかも知れませんので、ご指摘くださると嬉しいです。

■嫌気性アンモニア酸化:Anammox/アナモックス (Anaerobic Ammonium Oxidation)

■分布
自然界では、好気環境と嫌気環境の狭間で活動
他の一般的な細菌群の濃度勾配内やそれらのコロニー周辺でも環境により活動?

■反応
NH4+ + NO2- → N2 + 2H2O
アンモニアを使って亜硝酸を還元(亜硝酸呼吸)

■フロー(アンモニア酸化細菌とのコラボ)
アンモニア
↓約半分を亜硝酸化(アンモニア酸化細菌)
亜硝酸 + アンモニア
↓同時に窒素化(Anammox反応)
窒素

■特徴
●メリット:低コストで高効率
 酸素が不要
 有機物(炭素源)が不要
 処理速度が速い(一般の脱窒の10倍?)
 亜酸化窒素(温室効果ガス)が出ない
●デメリット:条件・制御に難
 還元環境が必要
 亜硝酸菌(アンモニア酸化細菌)が必要 (アンモニア→亜硝酸)
 増殖速度が遅い
 低温では不活性(25℃以上が必要、35℃が最適?)
 残留有機物により活動が阻害される

■歴史
1990年:オランダのデルフト工科大学により排水処理の過程から発見、1995年に発表
2002年:北海の大陸棚の底泥中から発見、ロッテルダムで初の実プラントが稼動
2003年:黒海とカリブ海からも発見

■参考
栗田工業:オランダPAQUES社と提携、熊本大学と共同で日本国内で発見
http://www.kurita.co.jp/information/anammox.html
熊本大学
http://www.kumamoto-u.ac.jp/seeds/seeds/25000011/index.html
産業技術総合研究所
http://unit.aist.go.jp/emtech-ri/ci/e-keyword/Anammox/anammox.html
日本下水道事業団メルマガ
http://www.jswa.go.jp/gikai5/kmerumaga/69.htm
海外
http://www.anammox.com/

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31.[x] プロフィールTAKA Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/3 01:47

狩人さん、
生分解プラスチックが何なのかよくわかっていないのですが、バクテリアの餌ですよね?だとすると、大量投入するとめちゃくちゃ苔がでるような。

エイジさん、
anammox菌のことは良く知りません。が、化学式を見る限りNH4+とNO2-を窒素ガスに変えます。疑問なのが、正常に立ち上がった水槽内にはNH4+もNO2-もあまり存在しませんよね?どうやって水槽内でおこるのか疑問です。硝酸塩がアンモニア、亜硝酸になってから、anammox菌がこれらを窒素にかえるんですかね?そうすると硝酸塩をアンモニアと亜硝酸にかえるバクテリア?必要なんですよね?(水槽限定ですが。)

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32.[x] プロフィール管理者エイジ Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/3 06:19

結果だけ見ると、確かにそのような疑問が出ますよね。
なので、経緯を分解して考えてみます。

まず、今まででの認識では、主に硝化菌によって、アンモニア→亜硝酸→硝酸と酸化されていき、脱窒菌により、硝酸→窒素と還元されている、と大まかに捉えていました。勿論、実際に水槽内では硝酸が低レベルで推移していましたから、このフローを疑う余地もなかった訳です。

ところが、実は今回新たに出てきた「嫌気性アンモニア酸化」と言う回路が、実はこっそり紛れ込んでいたかも知れない、と考えたらどうでしょう?

先の硝化の課程で、アンモニア→亜硝酸から、亜硝酸→硝酸に移行する段階で、さらにAnammox菌が助ける形でアンモニアと亜硝酸を一気に片づけていたとしたら?

あくまで仮定ですが、そのようなフローも混じえた上で、今日の栄養塩処理が実現できていたのかも知れません。どれくらいのシェアかは判りませんが、可能性はあると思われます。

考えられるとすれば、ライブロックもそうですが、特に砂の表層から少し潜った好気層と還元層の狭間で、好気層の硝化にて変換された亜硝酸を少し横取りして、アンモニアと反応させていたかも知れません。あるいは嫌気層に潜ってしまったアンモニア・亜硝酸らは一般の脱窒菌の対象ではないため、その担当は必然であったとも言えます。また、酸素を必要としない分、通性嫌気性細菌とも競合しない気がします。

あと、気になるのは、これを使った処理では、亜硝酸→硝酸の回路は完全に止めて行うとのことです。アンモニア→亜硝酸の硝化と、アンモニア・亜硝酸→窒素のアナモックス反応、を組み合わせるそうです。
どうやって亜硝酸酸化細菌だけ止めるんでしょう?
菌だけ排除できるのか、反応を抑制できるのか。。。すごいなぁ。

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33.[x] プロフィールタテジマキンチャクダイ狩人 Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/3 07:47

TAKAさん

>生分解プラスチックが何なのかよくわかっていないのですが

炭素源です 要はエタノールやウォッカを添加するのと同じ事を狙ったもので 嫌気タンクに入れる バクテリアの餌として最近は主に使われているものです
窒素ではありませんので コケの発生には繋がらないようです

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34.[x] プロフィールTAKA Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/3 08:21

狩人さん、

Wikiってきました。生分解プラスチックの原料は特に問わないようですが、ご使用のものはどういった原料を使用されているのでしょうか?もしかして、バクテリアの餌用に販売されているものがあるのでしょうか?

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35.[x] プロフィールタテジマキンチャクダイ狩人 Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/3 09:35

嫌気ボックス用に販売されてるものを使ってます

http://web1.kcn.jp/kaisuikan/zaiko/goods.htm#活性底面BOX および 他・還元ろ過用品

この中の「デニトロゲン」 というのを使ってます


一昔前には ちょっと高かったですが デニボールというのが有って すごく良い商品だったのですが廃盤になりました

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36.[x] プロフィールあき Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/3 15:44

エイジさん

む、難しすぎて、俺の頭では…パンクしそうです(^^;

TAKAさん

好気状態での脱窒ですが、以前、嫌気になるように合わせてあった嫌気タンク排水が、だだ流し状態になった事があります。

その時の硝酸塩値は飼育水の硝酸塩値よりも低かったです(9/1の記事に画像があります)。

ただ、だだ流し状態になったのがいつからなのかが分からないので、単に飼育水が大量に嫌気タンク内に流れ込んだだけかもしれませんが…(^^;

後、狩人さんが仰っているように、硫化水素の発生には十分気を付けて、あまり過度に排水量を絞らない方がいいかもです。

うちの嫌気タンク、コップ実験での硫黄臭、以前、マリンリーフシークリエーターさんで嗅がせてもらったデニトレイターの臭いなど、結構強力臭いだったので。

でも、生体がいないならあまり心配する事ないかな?

まあいずれにせよ、実際やってみるのが一番ですね!

後、全然関係ない事で質問というか確認したいことがあるんですが、サルファーメディアを使うとKHは確実に下がりますよね?

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37.[x] プロフィールTAKA Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/4 02:49

狩人さん、
デニトロゲンの原料が何でできているか知りたいですね。

あきさん、
現在の排水は、まったく硫黄のにおいしないですねえ。排水を1秒7滴ぐらいに戻して4日ぐらいたちますが、水槽内の硝酸塩は0ppmになりました。
サルファーメディアを使用するとKHが下がったと聞いたことがあります。ちょっと調べてきます。

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38.[x] プロフィール管理者エイジ Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/4 03:05

あきさん、

> む、難しすぎて、俺の頭では…パンクしそうです(^^;

え?だいぶ読みやすく書いたつもりだったんだけど。。。
要するに、今まで気づかなかっただけで、実はアナモックスの恩恵も含まれていたんじゃないか?ということです。全くの推測ですけど。

あ。そう言えばTAKAさんも反応がないから、伝わらなかったのかな?

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39.[x] プロフィールTAKA Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/4 05:26

エイジさん、
無反応ですいません。
あまりにきれいにまとめられていたので、コメントしようがありませんでした。
このシステムがリアクターか何かでホビー用として販売されたら、別にLRもLSもいらないですよね?あとは、燐酸がもんだいかなあ。

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40.[x] プロフィールタテジマキンチャクダイ狩人 Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/4 08:24

TAKAさん

>デニトロゲンの原料が何でできているか知りたいですね。

一度、調べてみますね

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41.[x] プロフィールあき Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/4 22:38

エイジさん

> > む、難しすぎて、俺の頭では…パンクしそうです(^^;
> え?だいぶ読みやすく書いたつもりだったんだけど。。。

17番の書き込みが難しすぎて、って意味だったんですが、遅い返事ですみません(汗)

> 要するに、今まで気づかなかっただけで、実はアナモックスの恩恵も含まれていたんじゃないか?ということです。全くの推測ですけど。

アナモックスの事はサルファーメディアを使う時に知りましたが、んんん…どうなんでしょうね?

少なくともうちでは強制濾過でアンモニア、亜硝酸を硝化してから嫌気タンクへという流れなので、アナモックスの恩恵にはあまりあずかってないかもですね。

それよりは、狩人さんやwarioさんちの水槽では、硝酸塩がある一定濃度までは上がるけれど、それ以上は硝酸塩濃度が上昇しないみたいなんですが、ひょっとしたらこの現象はアナモックスが働いてるのかもしれませんね!


TAKAさん

>現在の排水は、まったく硫黄のにおいしないですねえ。

まったく硫黄臭がしないというのはおかしいですね。

コップなんかに溜めれば臭いが分かるかも?

いづれにせよ、その状態で排水の硝酸塩が0なら、今の排水量が限界だと思いますので、もう少し気持ち排水量を上げてやれば亜硝酸が発生すると思います。

>サルファーメディアを使用するとKHが下がったと聞いたことがあります。ちょっと調べてきます。

ありがとうございます!

というか誤解されてたらいけないので…以前TAKAさんがブログ内で、サルファーメディアは魚水槽で使った方がいい、というような内容の事を書いていたので、うちで起こってるKHの低下の原因を何か知ってるのでは?と思い、TAKAさんに質問したんですが、決してTAKAさんに調べてきてという意味合いで聞いたわけではないので、もし誤解されてたらすみません(汗)

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42.[x] プロフィール管理者エイジ Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/6 07:57

あきさん、

> 17番の書き込みが難しすぎて、って意味だったんですが、遅い返事ですみません(汗)

まさに、TAKAさんのリアクター構造がカギですね。
以下に、リアクターの構造を単純に示してみます。(正面から見たイメージ)
(■がメディアやあるいは砂、矢印が海水の流れ)

-------------------------------------------
リアクター上部(循環パイプで底部へループ)
■↑(この層まで硝酸還元の範囲。硫酸還元未満)
■↑還元層(ここで脱窒)(+硫黄脱窒?)
■↑* ここでアナモックス反応あり?
■↑硝化層(ここで酸素を消費)
リアクター底部(水槽からの海水取り込み位置)
-------------------------------------------

硫黄脱窒もこの図の硝酸還元層で行われると思いますが、好気的でも行われるならば、硝化層でも得られるのかも知れません。

アナモックスは、硝化層から漏れたアンモニア・亜硝酸を対象に活動。
あるいは別の細菌の硝酸還元により、アンモニア・亜硝酸の発生もあるかも?

TAKAさんの現状報告から、流量(速度)、硫黄臭無し、から判断して、硫酸還元は無し。
但し、好気的硫黄脱窒が「あり」ならば、流速から推測して、中はすべて硝化層かもしれない。(還元層無し)

TAKAさん、間違いがあったら訂正よろしくです。

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43.[x] プロフィールTAKA Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/6 13:48

あきさん、
調べるのは自分が知りたいからです。笑
なんでも言ってくださって良いですよ。自分は、なるべく海外の情報を日本に伝えるのが役目だと思っています。自分には知識・技術なんてありませんから、海外の掲示板、記事を読んでお伝えするぐらいですが。。。

えーー、KHですが、硫黄メディアを使用しても下がりません。「下がる」というような情報を見たのは違うことでした。それから、硫黄メディアを使用している水槽のKHを測りました。なんと11.2dKH。私の本水槽のKHは8dKH以下に調整しているので、下がるどころかKHはあがっています。これは、Caメディアを入れている効果と思います。水槽内にはLRしか入っていないので、水槽内のKHはまったく消費されていない状態なので、徐々にKHの値が上がってきたと考えられます。実験を始めてから水換えなしで、蒸発した分だけRO/DI水を足しています。

排水の流量を2倍にしましたが、亜硝酸はまったく発生しませんでした。もっと徐々に排水量を増やさなければいけないのでしょうかね?それとももっと排水量を多くしなければいけないのかなあ。


エイジさん、
硫黄臭ですが、私のリアクターはしませんが、他のアクアリストで私と同じ形のリアクターを使用している人では、硫黄臭がする人もいるようです。でも、排水を絞りすぎると臭いがするようです。(もしかすると、絞りすぎないとだったかもしれません。記憶が曖昧です。)


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44.[x] プロフィールタテジマキンチャクダイ狩人 Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/6 14:31

TAKAさん

>排水の流量を2倍にしましたが、亜硝酸はまったく発生しませんでした

亜硝酸を わざと発生させるのは意外と難しい気がします 硝酸還元もストライクゾーンが狭いのと同じで 亜硝酸もピンポイントで合わせないと 発生しないかもです
中途半端な嫌気状態でしか発生しないはずで 好気環境でも嫌気環境でも発生しないはずですよ

>硫黄臭がする人もいるようです。

普通の嫌気タンクなら 流量と有機物の量で変わってきますね
炭素源がたくさん入ってると 硫黄臭が出やすいですし
流量を絞ると 同じく出やすいです

それと 硫黄メディアを使っていても 内部では普通に炭素源を使った硝酸還元も起こるはずですので 入り込む有機物が多ければ 普通に硫黄臭が出ても可笑しくないですよ

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45.[x] プロフィール管理者エイジ Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/6 15:30

TAKAさん、

僕もTAKAさんのリアクターの現調整状態では、流量・流速の調整が大きめだと思うので、恐らく還元は無いか、あったとしてもかなり弱い状態、ましてや硫酸還元には至らないと思っています。
確かに海水の出入りを絞れば、それだけ酸素の供給量が減るので、その分内部は還元に傾くでしょうね。その度合いが大きければ(ORP-200mVより下がれば)、硫酸還元は起こるでしょう(硫化水素の発生)
ちなみに排出のpHはいくつくらいですか?(聞きましたっけ?)

ちょっと参考になりそうな実験のPDFを見つけたので貼っておきます。
http://oo.spokon.net/outline/2002/n02kimura.pdf

この実験では、「硫黄を用いて硫酸還元により脱窒」とありますが、これが多分、硫黄酸化を用いた硫黄脱窒のことかなぁ?

あきさん、

なんか、KHが下がってるらしいですね。
化学式が読めないので僕も良く判らないのですが、硫黄脱窒自体にはKHを下げる要素は無いような気がします。CO2は消費するようですが。

こんなページもありました。
http://www.nske.co.jp/plant/bati.htm

このページにある説明ですと、最終的に重炭酸イオンが生成されるので、むしろKHは上がるように思います。

狩人さん、

> 入り込む有機物が多ければ 普通に硫黄臭が出ても可笑しくないですよ

僕もそう思います。

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46.[x] プロフィール管理者エイジ Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/6 15:38

ん。待てよ。
今あきさんがKHが下がってるって言ってるのは、硫黄メディア単体で回しての話なのかな?
サンゴ砂とかカルシウム源は併用してますか?

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47.[x] プロフィールあき Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/6 16:42

エイジさん

ようやく分かりました(汗)

要するに脱窒させるにはゆっくりとした流れで十分に酸素を消費させる必要があるから、排水量をその流速として見るって事ですね。

硝化層から漏れたアンモニア、亜硝酸に関しても了解です。

硝酸還元にしても、単一のバクテリアだけじゃないですもんね。

納得です!

うちはサルファーメディアと一緒にサンゴ砂を入れてます。

思い出したんですが、嫌気タンクの中にリン酸塩吸着材を入れてるんですが、ひょっとしたらコノ吸着材が悪さをしてるのかも?

TAKAさん

読み間違えてたわけではなくて、よかったです!

KHですが、どうも下がらないみたいですね(汗)

↑にも書きましたが、嫌気タンク内に入れてある吸着材が怪しいです(汗)

亜硝酸、うちではよく発生したんですが…そういえば、サルファーメディアを使い始めてからは発生したことないですね。

狩人が仰ってるように、サルファーメディアを使った場合はポイントが物凄く狭いのかも?

狩人さん

あぁ、有機物の量によっても変わってくるんですね!

そういえばTAKAさんちは生体のいない水槽で実験してらっしゃるから、納得です!

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48.[x] プロフィール管理者エイジ Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/6 17:27

あきさん、

> 硝酸還元にしても、単一のバクテリアだけじゃないですもんね。

どんなのがどんだけ勝手に湧いて活動してるのかさっぱり掴めませんが(汗)
ま、少なからずあるだろうな、と言うレベルです。

> ひょっとしたらコノ吸着材が悪さをしてるのかも?

それぞれの排出時のKHで比較してみては?

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49.[x] プロフィールあき Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/6 23:33

嫌気タンク排水のKHは飼育水と同じ7でした(昨日より0.5↑してます)。

てことは吸着材が原因ではないですね。

因みに飼育水のCaは…490でした(汗)

何か狂ってますよね(汗)

ドライリアクター排水のKHは11。

CO2が2秒に一滴、排水が1秒10滴と排水量が多かったので、半分に減らしました。

ウーン…訳が分からないです(汗)

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50.[x] プロフィールTAKA Re: 同化型硝酸還元について 2008/10/7 08:33

あきさん、
カルクは添加してないですよね?
ご存知のようにpH、KH、Ca、Mgはバランスを取っていますので、Ca値が高いので他が低くなっているように思えます。
鉄釘も関係ないと思いますし。
やっぱりエイジさんが言われているように、各箇所でKHを測るのが一番かと。

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レスが50件を超えたので次のスレッドをお願いね、TAKAさん( ̄ー ̄)


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