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養豚汚水処理施設におけるエリア型ファイバセンサ搭載 MLSS モニタを用いた曝気槽活性汚泥浮遊物質濃度の自動制御

田中康男
一般財団法人畜産環境整備機構 畜産環境技術研究所、福島県西白河郡　961-8061

要約
養豚汚水の活性汚泥法浄化施設の曝気槽活性汚泥濃度を自動制御で一定に維持することを目的として、内径 8 mmのノズルから曝気槽混合液を流下させその左右対称位置に配置したエリア型ファイバセンサで流下水の MLSS 濃度をモニタする計器とプログラマブルコントローラとを主要部とする余剰汚泥引抜き自動制御装置を製作し、その効果を実施設で検証した。自動制御開始以前の 2 年間は農家が引抜きポンプのタイマ設定で 5000 mg/Lを目標とする管理を行っていたが、約 3000~10500 mg/L の範囲での変動を繰り返す状況が続いていた。しかし、自動制御開始後はMLSS濃度を約 4 ヶ月間にわたり 5000~6000 mg/L の設定範囲内に維持できた。制御を実施した 2020 年の処理水中 BOD 濃度は、前年同期および前々年同期の BOD 濃度より有意に低かった。

キーワード: 養豚汚水、活性汚泥法、曝気槽、MLSS制御、MLSSモニタ

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CTX-M-55 β-ラクタマーゼ産生性 Salmonella enterica 血清型4:i:-による牛サルモネラ症発生事例と薬剤耐性遺伝子の解析

貞弘 恵¹・鈴木一歩²・室伏淳一³・松井小雪⁴・秋庭正人⁵
1 静岡県中部家畜保健衛生所、静岡県島田市野田1120-1　427-0007
　現:静岡県立農林環境専門職大学、静岡県磐田市富丘678-1　438-8857
2 静岡県東部家畜保健衛生所、静岡県田方郡函南町仁田101　419-0114
　現:NOSAI 宮崎児湯家畜診療所、宮崎県児湯郡新富町新田17938-5　889-1406
3 静岡県東部家畜保健衛生所、静岡県田方郡函南町仁田101　419-0114
4 静岡県中部家畜保健衛生所、静岡県島田市野田1120-1　427-0007
　現:静岡県西部農林事務所、静岡県浜松市中区中央1丁目12-1　430-0929
5（独）農業・食品産業技術総合研究機構動物衛生研究部門、茨城県つくば市観音台3-1-5、305-0856

要約
2013 年 4 月初旬に静岡県内の酪農家において分娩後数日経過した成牛 3 頭が発熱、水 様性下痢、血便を呈し相次いで死亡した。さらに、同居牛群に同様の症状が蔓延し、5 月中旬までに 成牛 6 頭が死亡した。病性鑑定の結果、死亡牛の腸管内容物と腸間膜リンパ節および同居牛の直腸便からSalmonella enterica 血清型4:i:- が分離された。薬剤感受性試験、P/Case test、double disk synergy test の結果、本菌は基質特異性拡張型 β-ラクタマーゼ（ESBL）を産生し、第 4 世代セファロスポリンにも耐性を示す多剤耐性菌であることが示された。さらに、耐性遺伝子の塩基配列を確認 したところ、本菌は ESBL 遺伝子 bla_CTX-M-55 を染色体上に保有することが明らかとなった。本報は CTX- M-55 β-lactamase 産生株による牛サルモネラ症に関する初めての報告である。

キーワード: bla_CTX-M-55、染色体、基質特異性拡張型 β-ラクタマーゼ、第 4 世代セファロスポリン、サルモネラ 血清型4:i:-

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Effect of dietary supplementation of fermented botanical products (FBPs)
on coliform bacteria and Salmonella counts in the swine gut

Seizi Sukemori¹, Hideto Torii², Shinsuke Kishida², Masayosi Tsukada³, Hironobu Murakami⁴, Toshio Oshida⁴
1 Shizuoka Professional University of Agriculture, Iwata, Shizuoka, 438-8577
2 Manda Fermentation Co.,Ltd., Onomichi, Hiroshima, 722-2102
3 Tochigi Prefectural High School, Tochigi City, Tochigi, 328-0054
4 Azabu University, Sagamihara, Kanagawa, 252-5201

Abstract
This study was a preliminary experiment aimed at observing the general microbial condition in the gut of pigs fed a diet supplemented with fermented botanical products (FBPs). At 3months of age, 12 crossbred pigs were divided into two groups with the same average body weight and a 2:1 male:female sex ratio. The control group was given a commercial formula feed and the experimental group was given the same feed supplemented with 0.125% FBPs. Two months after the start of experimental feeding, fresh feces were collected directly from the rectum to determine aerobic and facultative anaerobic cells, coliform bacteria, and Salmonella counts. The mean aerobic and facultative anaerobic cell counts were lower in the experimental group than in the control group, but not significantly. Mean coliform bacteria counts were significantly lower in the experimental group than in the control group (P < 0.05). Salmonella was not detected in either group. The results suggest the possibility that the FBPs used in this study might affect the composition of the swine gut microbiota.

Keywords: fermented botanical product, coliform bacteria, Salmonella, gut, swine

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Investigating the presence of blood in dairy milk by using a simple device for quantitative determination of red blood cells

Kenji Nekomoto¹, Yume Yoshida¹, Honoka Ohshiro¹, Yui Sasajima¹, Takashi Sugawara²
Noriyuki Shinomiya², Tomohisa Tamura²
1 College of Agriculture, Food and Environment Sciences, Rakuno Gakuen University, Bunkyodai, Ebetsu, Hokkaido, 069-8501, Japan
2 Tokachi-Foundation, Obihiro, Hokkaido, 080-2462, Japan

Abstract
Reddish or pinkish milk contaminated with red blood cells due to diapedesis of the mammary gland is a rare occurrence at dairy farms. There is not much information about the frequency and causal factors of haemolactia (i.e., the presence of blood in milk). In this study, haemolactia in dairy cows was investigated by using a device for quantitative determination of blood in milk, which is being developed by the Tokachi Foundation. Milk samples (colostrum) from 4 cows and pinkish milk samples from 2 cows with mastitis or an external wound to the udder were obtained at two dairy farms in eastern Hokkaido between July and November 2019. The average concentrations of blood in the colostrum on the 3rd day after calving was 0.0028±0.0027%,which is less than the 0.01% detection limit of visual inspection. The concentration of blood in the milk from the cow with mastitis ranged from 0.25% to 0.0012% over the 4 days, which gave the milk a pinkish tinge. The concentration of blood in the milk from the cow with an external wound to the udder ranged from 0.24% to 0.011% over 4 days; this milk was not noticeably pink on the 4th day by visual inspection.

Keywords: blood in milk, haemolactia, colostrum, mastitis, dairy farm

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養豚廃水浄化施設用の活性汚泥濃度簡易モニタリング装置

田中康男¹・中野貞雄²
1 一般財団法人畜産環境整備機構 畜産環境技術研究所、福島県西白河郡　961-8061
2 中野企画、埼玉県朝霞市 351-0012

要約
活性汚泥法の養豚廃水浄化施設では曝気槽の活性汚泥濃度（MLSS）の調整が重要である。しかし、適切に調整できている農場は少ない。この状況の改善のため、MLSS濃度をモニタし汚泥引抜ポンプを自動制御するシステムの構築を目指し、簡易 MLSS モニタを開発した。モニタは、曝気液を内径8 mmのノズルから自由落下させ、落下水柱の左右に透過型光電センサの照射および受光ヘッドを配置し、水柱による透過光の減衰を把握する。センサは試料液に接触せず、洗浄は不要である。また、幅 11 mm の帯状光を照射するエリア型センサを使用したため、光軸調整は不要であった。さらに、アンモニア等の腐蝕性気体がセンサに拡散することを防ぐ機構も有する。モニタ表示値と MLSS 濃度の間には、指数関数で近似される関係があり、MLSS濃度を 5000 mg/L に維持するためには、表示値が 2900 以下になった際に汚泥引抜を行えば良いことが示唆された。

キーワード: 養豚廃水、活性汚泥法、MLSS濃度、モニタリング装置

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Electricity Generation by a Methanogen Cathode Microbial Fuel Cell

Masaki UMETSU¹, Yasuhiro FUKUDA¹, Hideyuki TAKAHASHI², Chika TADA¹
1 Graduate School of Agricultural Science, Tohoku University, Osaki, Miyagi 989-6711, Japan
2 Graduate School of Environmental Studies, Tohoku University, Sendai, Miyagi 980-0845, Japan

Abstract
Microbial fuel cells (MFCs) use microbial metabolism as a catalyst. The most immediate and useful application of MFCs is in wastewater treatment because they enable simultaneous sewage treatment and power generation; sewage is treated with minimal energy input and reduced sludge production. Electrons produced by anaerobic bacteria flow from the anode to the cathode, where they combine with protons and oxygen to form water in a reaction catalyzed by platinum. However, due to the high cost of platinum, there is a need for an alternative cathode catalyst. We developed a fed-batch, continuous MFC that uses a methanogen as the cathode catalyst to generate electricity. The hydrogenotrophic methanogen Methanothermobacter thermautotrophicus strain ∆H was inoculated onto the cathode to catalyze the reduction of CO₂. We confirmed that power generation and methane production in the cathode occurred simultaneously. In addition, the maximum power density during continuous operation of the microscale MFC was 385 mW/m². Thus, the methanogen received electrons directly from the cathode, and converted CO₂ to CH₄ as like the catalyst. Our MFC shows promise as an alternative to MFCs with a platinum catalyst.

Keywords: Microbial fuel cell, methanogen, biocathode, electrochemical analysis, methane

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炭酸マグネシウム配合粉末硫黄資材と上向流型リアクターによる養豚排水の硫黄脱窒試験

長谷川輝明¹・田中康男²・笠原和久³・長田隆⁴
1 千葉県畜産総合研究センター、千葉県八街市　289-1113
2 一般財団法人畜産環境整備機構 畜産環境技術研究所、福島県西白河郡　961-8061
3 加藤産商株式会社、東京都中央区　103-8228
4 国立研究開発法人農研機構畜産研究部門、茨城県つくば市　305-0901

要約
養豚の浄化処理水に含まれる硝酸性窒素を除去するため、上向流型の脱窒リアクターを試作し、粉末硫黄に炭酸マグネシウムと界面活性剤を配合した脱窒用粉末資材を利用して試験を行った。リアクターには有効容量 1 m³ の角形ステンレス容器を用いて、底部に支持砂利を敷き、その上に資材を合計 540 kg 充填した。養豚浄化処理水を試験の原水として、リアクター底部から連続的に流入させ、資材層を通過後、上部から処理水として流出させた。なお、資材層で短絡流が形成されるのを防ぐため、1 日 1 回（1 分間）コンプレッサーによる空気の吹き込みを行った。資材容積あたりの水理学的滞留時間は 0.1～1.2 日、資材単位重量あたりの窒素負荷量は 0.14～2.72kg/ton-資材・日であった。水温は 6.4～32.0℃の範囲で推移した。試験期間中の原水の NO3−-N は平均 196.4 mg/L、処理水は平均 104.4 mg/L であり、通年による NO3−-N 除去率は平均 48.9%であった。一方、窒素負荷量 0.4 kg/ton-資材・日以下の場合、平均 70%の除去率が得られた。以上のことから、上向流型リアクターおよび炭酸マグネシウム配合粉末硫黄資材の有効性が示唆された。窒素負荷量 0.4kg/ton-資材・日以下の運転条件で安定的に処理できる可能性がある。

キーワード: 硫黄酸化脱窒細菌、脱窒作用、硫黄脱窒作用、養豚排水

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廃棄食品の利用における基本問題

祐森誠司
東京農業大学 農学部, 神奈川県厚木市, 243-0034

キーワード: 畜産、有機性廃棄物、飼料自給、食品ロス、エネルギー収支

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自動搾乳機を有する搾乳施設から生じる搾乳関連排水の実態調査

猫本健司¹・永谷万里菜¹・岩堀拓哉¹・河合紗織²
1 酪農学園大学 農食環境学群、北海道江別市　069-8501
2 酪農学園大学大学院 酪農学研究科、北海道江別市　069-8501
　現:青森県産業技術センター畜産研究所、青森県上北郡野辺地町　039-3156

要約
研究の目的は、自動搾乳機(搾乳ロボット)から生じる搾乳関連排水の現況調査を行い、排水処理方法を計画するための基礎データを得ることである。調査対象は異なるメーカーの自動搾乳機を有する 2 酪農場(A・B 酪農場)とした。両酪農場はともにフリーストール飼養で、搾乳牛頭数は A・B 酪農場の順にそれぞれ 84、90 頭である。両酪農場とも自動搾乳機が 1 台ずつ設置され、自動搾乳機で搾乳している頭数は同様に 60、54 頭であった。各施設にて排水量を調査するとともに排水を採取し、水質分析を行った。自動搾乳機における1頭あたりの平均搾乳回数はそれぞれ 2.2、3.5[回 /日]であった。A 酪農場では自動搾乳機へ牛が入る度に前搾りが行われ、そのつど約 1.6[L/回]の排水が生じた。B 酪農場では搾乳が終了し牛が出ていく度に後すすぎが行われ、排水量は約 0.4[L/回]であっ た。ミルクラインの循環洗浄は両酪農場とも1日3回行われ、排水量はそれぞれ 180、140[L/日]であ った。これらを含めた総排水量は同様に 400、210[L/日]であり、排水の BOD はそれぞれ 1,600、 5,100[mg/L]、COD は同様に 500、2,800[mg/L]であった。すなわちB酪農場はA酪農場に比べて比較的濃い排水が少量発生していると言える。本研究における自動搾乳機の1頭あたりの排水量と BOD 負荷量の平均はそれぞれ 5.3[L/(日・頭)]、15[g/(日・頭)]と算定される。このことから自動搾乳機ではミ ルキングパーラーなどの従来の搾乳施設に比べて、1 頭あたりの搾乳関連排水量が 1/3 以下であるが、BOD 負荷量はミルキングパーラーと同程度であることがわかった。

キーワード: 搾乳関連排水、自動搾乳機、ミルキングパーラー、BOD負荷量、酪農場

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シュレッダー古紙による畜舎排水中硝酸性窒素の脱窒処理

田中康男
一般財団法人畜産環境整備機構　畜産環境技術研究所、福島県西白河郡　961-8061

要約
畜舎排水の硝酸性窒素除去を目的として、シュレッダー古紙を電子供与体に利用する脱窒技術を開発した。試験に用いた脱窒装置は、有効容量 250 Lの角形リアクターにステンレスパンチングメタル円筒（穴径 3 mm）を上端が水面上に出た状態で吊下げ、円筒外部の液中にシュレッダー古紙を浸漬させ、円筒内水面付近に設置した水中ポンプで間欠的に処理水を排出させる構造とした。原水は養豚排水の膜分離活性汚泥法処理水をダイヤフラムポンプで連続的に底部から流入させ、数時間に 1 回 1 分間コンプレッサーの加圧空気を底部から通気し、古紙の均一分散とパンチングメタル円筒の閉塞防止を図った。試験は 2018 年 8 月 21 日～ 2018 年 10 月 16 日まで行った。試験期間中の日中水温は 25～20℃で、リアクター有効容積あたりの水理学的滞留時間は約 0.4～1.2 日、NOx‐N 負荷率は 0.2～0.5 kg-N/m^3/・日であった。NOx‐N 負荷率 0.3 kg-N/m³・日以下では 30～50%の除去率が得られた。以上の結果より、シュレッダー古紙を電子供与体として養豚排水の脱窒が可能であることが確認された。

キーワード: 養豚排水、窒素除去、セルロース、シュレッダー古紙

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畜産排水の脱窒に使用する硫黄含有資材の適正配合成分の検討

長谷川輝明¹・笠原和久²・長田隆³・田中康男⁴
1 千葉県畜産総合研究センター、千葉県八街市　289-1113
2 加藤産商株式会社、東京都中央区　103-8228
3 国立研究開発法人農研機構畜産研究部門、茨城県つくば市　305-0901
4 一般財団法人畜産環境整備機構　畜産環境技術研究所、福島県西白河郡　961-8061

要約
硫黄脱窒用の硫黄資材に配合するアルカリ剤には従来炭酸カルシウムが使用されてきたが、処理に伴い石膏が形成され、資材層が固化する問題があった。このため、炭酸カルシウムの代替に炭酸マグネシウム系化合物を配合することを考案し、まずは最適化合物の選定試験を行った。試験 1 では、組成の異なる各種アルカリ剤を用いた脱窒比較試験を実施した。資材には、塩基性炭酸マグネシウム粉末配合硫黄資材（A）、塩基性炭酸マグネシウム顆粒配合硫黄資材（B）、天然マグネサイト配合硫黄資材（C）、合成マグネサイト配合硫黄資材（D）、および炭酸カルシウムを配合した従来品（E）の計 5 種類を用いた。養豚農家の活性汚泥処理水を試験の原水として、原水 900 mL に対して各資材を 450 g ずつ投入し、経過日数に伴う脱窒効果について検討した。各試験区で試験開始以降 NO3−-N の低減がみられたが、54 日目の NO3⁻-N 除去率では資材 A：38.5%、B：6.4%、C：97.7%、D：74.5%、E：97.0%を示した。この結果、マグネサイトは天然、合成のどちらにおいても炭酸カルシウムを使用した資材と同等の脱窒能を発現したのに対し、塩基性炭酸マグネシウムでは脱窒能がほとんど発現しないことが明らかとなった。次に、塩基性炭酸マグネシウムは脱窒を阻害するのか否かを確認するため、試験2では前述の資材Cと、資材AおよびCを重量比で1:2に混合して作製した資材Fの脱窒能を比較した。原水 800 mL に対して資材Cは 250 g、資材Fは 375 g を投入して試験を開始したところ、資材Cでは 27 日目に 91.5%の除去率を示した。一方、資材Fでは 7 日目に除去率 20.9%を示したものの、それ以降、除去率は上昇しなかった。このことから、塩基性炭酸マグネシウムは脱窒能を阻害することが確認された。以上の結果より、炭酸カルシウムの代替に炭酸マグネシウム系化合物を配合する場合にはマグネサイト（天然または合成）が適当と推察された。

キーワード: 硫黄脱窒作用、養豚排水、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム系化合物

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