畜産環境情報 < 第 56 号 > 1. 窒素を除去するアナモックス菌 畜産における可能性 2. 環境対策と野菜販売による堆肥センターの独立経営 3. 千葉県における堆肥生産 利用促進の取組み 4. 鳥取県の畜産と畜産環境対策の現状

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2 畜産環境情報 < 第 56 号 > 1. 窒素を除去するアナモックス菌 畜産における可能性 2. 環境対策と野菜販売による堆肥センターの独立経営 3. 千葉県における堆肥生産 利用促進の取組み 4. 鳥取県の畜産と畜産環境対策の現状

3 ( 独 ) 農研機構畜産草地研究所畜産環境研究領域資源環境研究グループ主任研究員 1. はじめに m 3 mg/l mg/l mg/l mg/l m 2 m 2 mg/l mg/l mg/l 1

4 一般的な窒素除去メカニズムと畜産廃水の窒素除去の現状 (1) 窒素除去メカニズム 図 1 式 1 式 2 (2) 脱窒に利用される有機物 式 3 4 Nitrosomonas, Nitrosococcus Nitrobacter Nitrospira + NH O 2 NO H + + H 2 O 式 1 2

5 NO O 2 NO - 3 式 2-5CH 3 OH + 6NO 3 3N 2 + 5CO 2 + 7H 2 O + 6OH - 式 3-5CH 3 COOH + 8NO 3 4N CO 2 + 6H 2 O + 8OH - 式 4 (3) 脱窒微生物の存在 (4) 養豚廃水処理施設における脱窒 mgn/l mg/l (5) 有機物 / 窒素比 (BOD/N 比 ) BOD/N BOD/N 3. アナモックス反応 (1) 反応メカニズム 図 1 式 5 1NH NO HCO H N NO CH 2 O 0.5 N H 2 O 式 5 (2)pHと水温 ph ph 3

6 (3) 亜硝酸及びアンモニアによる阻害 mgn/l mgn/l mgn/l mgn/l mgn/l (4) フリーアンモニア NH 3 mg/l 式 6 ph mgn/l ph 7 mg/l ph mg/l ph 124 mg/l ph HNO 2 式 7 ph ph NH 3, mg/l =17/14 N (mg/l) 10 ph /(e (6344/ ph ) 式 6 (HNO 2, mg/l) =46/14 N (mg/l)/( e (-2300/ ph ) 式 7 (5) 有機物の影響 mm (6) その他の阻害因子 mm mm mg/l mg/l 4

7 mg/l (7) アナモックス菌の特徴 写真 1 (7) 分類上の位置づけ Bacteria Planctomycetes Planctomycetia Candidatus Brocadiales Ca.Brocadiaceae Ca. Brocadia Ca. Kuenenia Ca. Jettenia Ca. Anammoxoglobus Ca. Scalindua Ca. Anammoximicrobium 6 Ca Candidatus Brocadia Kuenenia Ca. Jettenia asiatica, Planctomycete KSU-1, Ca. Brocadia caroliniensis Ca. Brocadia caroliniensis (9) 窒素除去への期待 4. 畜産廃水処理施設に存在するアナモックス菌 (1) 存在する場所 5

8 (2) 畜産廃水における存在 Waki, et al., 図 2 6

9 (3) 硝化の進行とアナモックス活性 - NO x ph - NO x (4) バイオフィルム中のアナモックス活性 mol N 2 /g-vss/hr mol N 2 /g-vss/hr VSS mg/l gn/l/day 5. 畜産廃水の活性汚泥処理水を用いたアナモックス菌の培養 (1) アナモックス菌の培養 BOD mg/l ph 7

10 (2) 畜産廃水処理水における培養 mg/l BOD DO gn/m 3 /day moln 2 /g-vss/hr moln 2 /g-vss/hr BOD 6. アナモックスプロセスの畜産廃水処理への利用の可能性 (1) 稼働している実規模施設 8

11 m 3 m 3 ph DO NH NO 3 (2) 二槽式 図 3 mg/l DO (3) 一槽式 CANON SNAP OLAND (4)SADプロセス SAD (Simultaneous Anammox and Denitrification) 図 4 (5) 畜産廃水への適用 SAD SAD 9

12 (6) 畜産廃水における課題 7. 人工湿地のアナモックス菌 (1) 人工湿地の特徴 (2) アナモックス菌の存在 8. おわりに 10

13 参考文献 1),, (2012), 40. 2) 31 : 1a.html 3) JÖrdening, H.-J. and J. Winte ed.(2005) Environmental Biotechnology, Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH and Co. KGaA. 4) Tchobanoglous, G., F.L. Burton, and H.D. Stensel (2003) Wastewater Engineering 4th edition 5),,,,,,,, (2010), 33 (4), ) Osada, T., K. Haga, and Y. Harada (1991 ) Removal of nitrogen and phosphorus from swine wastewater by the activated sludge units with the intermittent aeration process, Water Res., 25 (11), ),,,, (1999),, 22 (12), ) Mulder, A., A.A. van de Graaf, L.A. Robertson, and J.G. Kuenen (1995) Anaerobic ammonium oxidation discovered in a denitrifying fluidized-bed reactor, FEMS Microbiol. Ecol., 16 (3), ) Strous, M., J.J. Heijnen, J.G. Kuenen, and M.S.M. Jetten (1998) The sequencing batch reactor as a powerful tool for the study of slowly growing anaerobic ammonium -oxidizing microorganisms, Appl. Microbiol. Biotechnol., 50 (5), ) Schmidt, I., O. Sliekers, M. Schmid, E. Bock, J. Fuerst, J.G. Kuenen, M.S.M. Jetten, and M. Strous (2003) New concepts of microbial treatment processes for the nitrogen removal in wastewater, FEMS Microbiol. Rev., 27 (4), ) Quan, Z.X., S.K. Rhee, J.E. Zuo, Y. Yang, J.W. Bae, J.R. Park, S.T. Lee, and Y.H. Park (2008) Diversity of ammonium-oxidizing bacteria in a granular sludge anaerobic ammonium-oxidizing (anammox) reactor, Environ. Microbiol., 10 (11),

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16 Novel nitritation process using heat-shocked nitrifying bacteria entrapped in gel carriers, Process Biochem., 43 (3), ) Sliekers, A.O., N. Derwort, J.L.C. Gomez, M. Strous, J.G. Kuenen, and M.S.M. Jetten (2002) Completely autotrophic nitrogen removal over nitrite in one single reactor, Water Res., 36 (10), ) Lieu, P.K., R. Hatozaki, H. Homan, and K. Furukawa (2005) Single-stage nitrogen removal using anammox and partial nitrification (SNAP) for treatment of synthetic landfill leachate SNAP, Japanese journal of water treatment biology, 41 (2), ) Kuai, L.P. and W. Verstraete (1998) Ammonium removal by the oxygen-limited autotrophic nitrification-denitrification system, Appl. Environ. Microbiol., 64 (11), ) Zhong, Y.M. and X.S. Jia (2013) Simultaneous ANAMMOX and denitrification (SAD) process in batch tests SAD, World J. Microbiol. Biotechnol., 29 (1), ) Takekawa, M., G. Park, S. Soda, and M. Ike (2014) Simultaneous anammox and denitrification (SAD) process in sequencing batch reactors SAD, Bioresour. Technol., ) Waki, M., T. Yasuda, K. Suzuki, M. Komada, and K. Abe (2013) Rate Determination of ANAMMOX Activity in a Constructed Wetland, The 2nd Intenational Anammox symposium Proceedings, p ),,,,,,,,,, (2014), 51, p48. 42) Haneke, J., N.M. Lee, T.W. Gaul, and H.F.A. Van den Weghe (2010) Characterization of microbial communities in exhaust air treatment systems of large-scale pig housing facilities, Water Sci. Technol., 62 (7), ) Shen, L.D., S. Liu, L.P. Lou, W.P. Liu, X.Y. Xu, P. Zheng, and B.L. Hu (2013) Broad distribution of diverse anaerobic ammonium-oxidizing bacteria in Chinese agricultural soils, Appl. Environ. Microbiol., 79 (19),

17 ( 有 ) 横野堆肥センター代表取締役社長 1. 地域の概要 図 1,2 16

18 図 3 2. 堆肥センターの活動について (1) 取り組みを始めたきっかけ JA JA JA JA 図 4 写真

19 (2) 取組み内容 1) 堆肥生産 図 5 写真

20

21 ) 堆肥販売 JA 3) 野菜生産 (3) 取組みの成果 1) 畜産農家の家畜ふん処理の省力化 2) 施設 機械設備の長寿命化 3) 収入の多角化 JA (4) 現在の状況と今後の課題 1) 支出の見直し 20

22 JA 2) 施設の老朽化 3) 農家の減少に伴う堆肥原料の減少 21

23 千葉県農林水産部畜産課環境飼料班副主査 1. 千葉県の概要 JR 22

24 千葉県の農業 表 1 3. 千葉県の畜産業 表 2 23

25 千葉県の畜産環境 (1) 家畜排せつ物発生量 表 3 (2) 畜産環境問題の発生状況 表 4 24

26 表 5 5. 千葉県の畜産環境対策 (1) 指導体制 (2) 堆肥生産 利用及び耕畜連携の推進 (3) 施設整備 25

27 千葉県堆肥利用促進ネットワーク (1) 概要 iyou/index.html 参考図 1,2 表 6 (2) ネットワーク登録情報 1) 登録堆肥の肥料的性質 ph 26

28 EC ms/cm mg/kg mg/kg EC ms/cm EC ms/cm 表 7 ちばエコ農業 2) 登録者のサービス状況 表 8 /kg /kg 27

29 ) 堆肥利用促進のために 7. おわりに 28

30 ( 30

31 鳥取県農林水産部農業振興戦略監畜産課係長 1. 鳥取県のプロフィール km km 図 1 2. 鳥取県の畜産の現状 31

32 図 2 表 1 表 2 図 3 図 4 3. 畜産環境問題 図 5 32

33 図 6 4. 家畜排せつ物処理施設の整備状況 5. ペーパーシュレッダーダストの敷料利用への取組み PSD 写真

34 PSD PSD PSD PSD PSD PSD 図 7 PSD 34

35 PSD 35

36 PSD 6. おわりに PSD 36

37

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