Development of a novel dyeing wastewater treatment system based on elucidation of symbiotic relationships between anaerobic microorganisms

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本研究の目的は、微生物共生関係と染料脱色プロセスの解明を基点とし、新規バイオ担体を活用した染色廃水処理技術を開発することである。本研究は、(1)染料分解における酸化鉄（Fe3O4）の影響を微生物間共生関係を形成することで解明し、(2) Fe3O4を活用した新規バイオ担体を開発しリアクターへを運用するステップで実施する。また第２段階で、（2.1）新規バイオ担体の作製と耐久性試験、（2.2）バイオ担体の挙動と処理性能の評価、及びバイオ担体上の微生物の共生関係について調査し、（2.3）最終的にUASBリアクターへのバイオ担体の適用を試みる。本年度は、上記段階における(1)及び (2.1)を実施した。申請者はまず導電性物質であるFe3O4をバッチリアクターに添加することでアゾ染色排水の処理速度の向上に成功し、処理性能及び最適な添加濃度（10g-L-1）を決定した。その後、その実験成果を嫌気性バッフルリアクターへ適用し、170日間連続運転を行い染色排水処理性能を評価した。Fe3O4を添加することで、CODと色度の除去性能はそれぞれ42%と45%から89%と75%へと顕著に向上した。また、メタン、総溶解鉄、微生物群集構造解析の分析結果から、Fe3O4を添加することで、クロストリジウムとメタン菌が優先化及び共生関係を構築し、その染色排水の分解経路にいて重要な役割を担っていることを示唆した。さらに、微生物の共生関係を形成する触媒Fe3O4と、材料の多孔性を高めるデンプンを組み合わせ、新規のバイオ担体の開発に着手した。Fe3O4とデンプンの濃度を調節し、直径3～4mmのゲルビーズを作製した。成分濃度を変えた染色排水処理性能を評価した。その結果、酸化鉄5％とデンプン0.5％を混合したPVA-ゲルビーズが最適であることを見出した。