汚水処理施設によるタマミジンコの生産
浄化槽や農集などの汚水処理施設で、最終沈殿槽の上面などにミジンコが自然発生する場合が稀にあります。
このミジンコは越流堰から流れ出し、効き目の弱い固形塩素剤での滅菌であれば生き残り、処理水に混じって放流されるため、そのままプランクトンプラント（PP）として機能していると見ることもできます。
農集で見られるミジンコは、ケンミジンコ、カイミジンコ、シカクミジンコ、タマミジンコなど多くの種類があります。
特にケンミジンコはよく出現します。水温が上がってくると、時に大発生することがあります。この場合放流水中に数個/Lで混じることがあり、そのままPPとなっています。
下は、JARUSⅢの農集に2018年5月に沸いたケンミジンコです。沈殿槽上面の水を汲むと高密度にケンミジンコが見られました。親ミジンコでこの密度ですから、これから産出されるノープリウス幼生の数は相当でしょう。
ミジンコはまた、処理水中の原生動物やバクテリア等の微生物をろ過して浄化し、BODを下げる働きもします。浄化槽処理水にタマミジンコを入れた実験では、白濁した高BODの処理水をろ過して透明にしてしまいました。
生物膜法を使った農集や浄化槽は、原生動物の生産性が高く、その放流水には原生動物が高濃度で混じることがよくあります。
下の写真は、JURUSⅢ型の農集の2018年6月に採取した放流水です。原生動物の粒子が多数確認できます。水温が上がってくると、よく見られる光景で、この農集だけが特別なわけではありません。
照明を上からあてると、細かい粒子が上面に集まってきます。これは走光性のあるゾウリムシで消毒後でも生き残っています。この密度の水が連続して放流されているのですから、もはやこの農集は原生動物生産装置と言ってもいいでしょう。
先ほどの農集のケンミジンコは、これらの原生動物を餌にして増えたと思われます。意図しないでこれだけの生産量です。これを原生動物生産仕様の設計にしたら、どれだけの量になるのか・・・。
このようにゾウリムシは、いろいろな生き物の餌となるため、これを放流すれば生態系活性化に寄与しますが・・・その一方でBODを上げる効果もあります。
この放流水にタマミジンコを投入してみました。一晩室内に置いた状態を下に示します。
上の写真の左側がタマミジを入れていないもので、右が入れたものです。
タマミジンコは塩素消毒後の放流水中でもピンピンしており、ゾウリムシを捕食して、細かい粒子が消えていることがわかります。
タマミジンコは、ゾウリムシを餌として食べて放流水をろ過してしまいました。ゾウリムシが減れば、放流水のBODも下がります。
水を浄化し、さらには餌となる動物プランクトンを生産し放流するという優れた効果を併せ持つミジンコを、自然発生ではなく人為的に常時発生させることはできないだろうか？
こうした場合、汚水処理施設の浄化機能を強化した上に、発生する微生物を余剰汚泥として無駄に引き抜くのではなく、ミジンコの餌として有効に利用できるようになります。
大阪大学の池道彦先生が2011年に書かれたバイオよもやま話“微生物培養系としての生物学的排水処理プロセス”によると、「排水処理系を微生物の培養系として見つめなおし、全く新しいプロセスへと進化させる時代が来ている」とあります。
上の図は、この論文に書かれた図を参考にして作りました。
余剰汚泥の全てではありませんが、一部をミジンコの培養に充てていますので、新しい微生物培養プロセスと言えるでしょう。
ミジンコの中でも、特にタマミジンコは餌として優れており、水のろ過能力も高いため、最も有望なミジンコです。
これを連続的に発生させることはできないか？
その方法を考えてみたいと思います。
浄化槽や農集などに自然発生する場合があり、汚濁した処理水をも餌にできるということは、基本的に汚水処理施設は、タマミジンコの生育に適していると言えるでしょう。
汚水処理施設で、タマミジンコの自然発生が最も多くみられる場所は、沈殿槽の上部です。
ここは、浄化された水が静置されていて、上面からＤＯが供給されており、曝気槽から細菌や原生動物などの餌となる微生物が流入してきます。このため、タマミジンコの生育に適した条件が揃っています。
ただし、これが稀にしか見られないのは、浄化槽や農集などがタマミジンコの生産を目的に作られているわけではないため、不足している条件があるからです。
ここを利用してタマミジンコを連続培養するには、条件を満たすように環境を整えればいいのです。
具体的な方法としては、
① タマミジンコの滞留時間をコントロールできるような隔離区を設置する。
② 種ミジンコを供給する
種ミジンコを沈殿槽上部に投入するだけでも、ある程度は繁殖するでしょうが、押し流されてしまい、いつしか消えていくことになります。
そこで、プランクトンネットなどで隔離区を作り、一定量を取り出す方法が必要となります。
下にこれらの装置を、沈殿槽の上部に設置した図を示します。
隔離区を作るプランクトンネンットは、メッシュが0.3mmφ程度のものを使用します。このサイズだと、タマミジンコは外に出られませんが、原生動物以下の微生物は自由に出入りすることができます。
また、走光性を持つ原生動物や、タマミジンコを集めるためにLED光源を設置します。
隔離区のタマミジンコは、エアリフトポンプで定期的に引き抜きます。この量は、タマミジンコの増殖速度以上にならないように調整します。
引き抜いたタマミジンコ水は、放流水に混ぜてそのまま放流します。このとき、あまり強力な塩素消毒をかけないよう注意します。
種ミジンコは、農集の処理水や嫌気消化液を用いて、微細藻類などの微生物を育てて餌とし、タマミジンコを培養します。これを定期的に隔離区に投入します。
隔離区でのタマミジンコの培養が調子よければ、種ミジンコの投入は必要ないかもしれません。タマミジンコが減ってしまった場合に投入します。
これらを設置する汚水処理施設は、嫌気部を持った生物膜法を使ったところが適しています。活性汚泥法では、発生する原生動物が不足するでしょう。
よって、JURUSⅠやⅢ等の農集や、大型浄化槽が最適です。
装置を簡易化して小型にすれば、家庭用小型浄化槽でも可能でしょうね。
タマミジンコの生産が可能な水温は、おおよそ13℃か14℃以上必要ですので、真冬は厳しいでしょう。しかし、真冬にタマミジンコを放流しても、放流先にタマミジンコを食べる生物がいなければ、生態系活性化の意味はあまりありませんね。
しかし、春夏秋の約8カ月間は稼働できそうなので、十分かと思います。
放流されたタマミジンコは、環境生物の餌になる他、環境中の原生動物や植物プランクトンをろ過して浄化したり、条件の合う場所で再繁殖するための種ミジンコになり、水質浄化や生態系活性化のために役立つことになります。
―原生動物生産装置としての嫌気好気ろ床法―
ミジンコの餌となる原生動物が、嫌気好気ろ床法でどのように発生するかを組み入れた図を下に示します。
実際の嫌気好気ろ床法は、嫌気ろ床水槽の方が接触ばっ気槽よりもはるかに大きく、BOD除去の大部分がここで行われるため、水処理の主役は嫌気部であって、好気部は仕上げ的な役割となり補助的な位置付けになっています。
ここが好気部が主役の活性汚泥法と大きく異なる点です。嫌気部が主役のため、発生汚泥量が少なく、ばっ気量も減らせるため電気料も少ないという利点を持ちます。
原生動物の発生も、嫌気部が主役です。ここでは、汚水がほぼ静置されるため、分散状細菌が発生しやすい条件となり、これを餌にして微好気性のゾウリムシが大量に発生します。
嫌気部はまた、嫌気性細菌によるビタミンB群の生産も行われます。ミジンコに特に必要なB1、B7、B12を高濃度に取り込んだゾウリムシが生産されることになります。
接触ばっ気槽でも、嫌気部の残留BODを基にして好気性の原生動物が発生します。
これらにより、嫌気好気ろ床法では、活性汚泥法に比べて原生動物が大量に発生することになります。
発生量は運転条件で大きく変わってきますので、原生動物の生産を目的とした運転方法にすることで生産量を増すことは可能でしょうね。
これらの原生動物をミジンコの餌とします。
よく、嫌気好気ろ床法を使った浄化槽や農集でケンミジンコが自然発生する場合がありますが、これも上で説明した経路で発生する原生動物を食べて増えていると考えられます。
意外にもミジンコは、ばっ気槽や沈殿槽よりも嫌気ろ床槽の方に多い場合がよく見られます。
これは、浄化槽で発生する原生動物の中でも、特にゾウリムシの発生量が多いためで、微好気性を好むゾウリムシはばっ気槽よりも嫌気ろ床槽に多くいます。
このように、嫌気ろ床槽はゾウリムシの発生場所となっていると考えられますが、ケンミジンコ以外にもゾウリムシを食べるボウフラも、ここで大発生する場合があります。
浄化槽での、ゾウリムシの発生をコントロールすることは、原生動物生産や、蚊の発生の抑制などに役立つと思われます。
（2018．8月）
さらに追加
実際に、農集の沈殿槽上部にゾウリムシとケンミジンコが大量に発生している現場を見つけました。
これはJARUSⅡ型の農集です。Ⅱ型は、嫌気ろ床接触ばっ気方式で、Ⅲ型よりも容積が大きいのが特徴です。
滞留時間に余裕があるため、このように大量に湧いてきます。年間を通じて発生しているようですが、特に水温が上がると多くなるようです。
上の写真は、水面一面ゾウリムシの雲が湧いている状態で、これにケンミジンコとタマミジンコが混じっていました。大容量の嫌気ろ床槽で、ゾウリムシが発生しやすくなっているのでしょうね。
下の写真は、このゾウリムシを餌として高密度に発生したケンミジンコです。上の写真とは同一ヵ所ですが、撮影時期がずれています。
このように、条件が合えば農集でゾウリムシやミジンコの生産が可能なことが実感できます。
このゾウリムシとケンミジンコは、沈殿槽から越流して放流されていくので、この状態が安定して継続するのなら、このままプランクトンプラントになりますね。
…安定するのなら、ですが。
（2024．7月）