アンモニアを除去する「硝化ペレット」を作成 | 通信制高校のルネサンス高等学校

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アンモニアを除去する「硝化ペレット」を作成

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アンモニアを除去する「硝化ペレット」を作成

アンモニアを除去する「硝化ペレット」を作成

アルギン酸ナトリウムと塩化カルシウムを反応させて、球状ペレットを作る微生物菌体の「包括固定化法」を、バイオ専門学校の体験授業で教わりました。その時はパン酵母を用いましたが今回、下水汚泥でアンモニア酸化(硝化)に応用してみました。

 目的は飼育水槽の水質浄化のためです。動物である限り餌を摂り、排泄物を出します。水中では、物質が拡散しやすいためアンモニアとして窒素成分が排泄されます。しかし、アンモニアは水中の動物には毒性があるため細菌群によって亜硝酸イオンを経て硝酸イオンへと順次、酸化されることで無害化していきます。このプロセスを硝化(硝酸化成)と呼びます。無機物からエネルギーを獲得する仕組み(代謝系)なので、生物学の中でも難解なテーマです(JIS-K0102『工場排水試験方法』の中でさえ誤解を招いて、混乱しているほどです)。逆に言うと「硝化」プロセスが真に理解できたら、水処理技術や水環境保全の分野では免許皆伝だとも言えます。

 教科書に書かれた知識と実技(実験・観察)、それと社会の実務(例えば、上・下水道局や水産養殖業など)とには密接に関連します。本来、高校で学ぶことは専門学校や大学で学ぶ技術や学問、そして将来、就く職業へと連続性します。科学的な原理は世界共通ですが、地域(主に気候や文化)特性に応じて技術には「国籍」があります。正解を覚えて得点する試験ほど、実務は単純ではありません。だから文科省も今までの方針を変え、生徒が自ら「問い」を立て、創意工夫して「解く」ことを次世代の学校教育に求めるように、大きく様変わりしました。

 下水処理場から譲渡して戴いた活性汚泥は、汚れた水を浄化する微生物のエリート集団です。その中でもアンモニアを利用する細菌群集(硝化細菌)は、硫安(硫酸アンモニウム)の粉末を微量だけ添加し振盪培養すれば増やせます。今回、硝化細菌が増えたか否かを確かめる代用としてアンモニアが減少して硝酸イオンが増えた環境条件で増えてくる目印となる原生動物の存在を顕微鏡で確認しました。アルセラと呼ばれる殻を持つアメーバの仲間です。アルセラがいることは、硝化が起きていることの傍証と言えます(実施設では、雨天時になるとアルセラの増えることが知られています)。

 そうして得たアンモニアで馴化した汚泥から「硝化ペレット」を作成しました(ペドロ来校時)。

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画像・左:アルセラ群集(丸い皿状の個体)、画像・中:硝化ペレットの外観(嵌め込みは、ペレット内部)、画像・右:ロータリー型振盪培養器で活性汚泥をアンモニア除去に適するように馴化中。

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