微生物の宝庫・グラニュールを用いた教育実験用メンテナンスフリー型水浄化装置の開発

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1. 目的排水の浄化技術の中で、上昇流嫌気性汚泥床(Up-flow Anaerobic Sludge Blanket : UASB)を用いた水浄化技術がある。嫌気性微生物の集塊体であるグラニュールは微生物の宝庫として微生物実験の試料に用いられることが多々ある。しかし現状では、UASB槽内からグラニュールが流れ出てしまうウォッシュアウトや、排水供給が遮断された際に空気が入り込むことで嫌気状態を保持できない等の問題点がある。そこで、本研究の目的は、UASB槽内で形成されたグラニュールを教育実験や地域貢献活動に適用するため、先端技術を組み合わせたメンテナンスフリーな水浄化装置を開発することにある。2. 概要と成果本研究で着目した先端技術は、膜分離技術である。用いたMF膜(Microfiltration Membrane)には、孔径およそ0.01μmから10μm程度のものがあり、この孔径より大きい物質は捕捉され固液分離がおこなわれる。したがって、形をもった粒子およびグラニュールを含む菌体はウォッシュアウトすることなくUASB槽内に留まり、浄化された排水は膜中を通過する事ができる。そのため、排水の浄化に必要不可欠であり微生物試料としても非常に有用なグラニュールを安定維持することが可能である。そこで本研究では、市販のバイオカラムを改良することをキーポイントとして、次の3点について検討を行った。1)バイオカラムを用いたベンチスケールUASB槽の作成 : ラボスケールのUASB槽から容積を小さくしたベンチスケールのUASB槽の設計を行った。2)UASB槽に膜モジュールを導入 : 市販されているMF膜を利用し、UASB槽の後段に結合した。3)人工基質の流量制御 : 流入排水は管理が容易な人工基質に置き換え、UASB+MF膜への送液量の最適化を検討した。以上により、UASB槽内のウォッシュアウトを防ぐことができ、グラニュールを安定して保持することに成功した。また、水浄化装置の運転期間中に基質流入からの空気混入はほぼ認められず、メンテナンスにおいてはほぼフリーの状態での運転が可能となった。