嫌気好気活性汚泥法の余剰汚泥を利用した生物分解性プラスチック生産プロセスの開発

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廃水から有機物および除去法として開発された嫌気好気法において系内に集積するリン蓄積細菌は、さまざまな構造のPHAを生産する能力を持つ。本研究では、嫌気好気法余剰汚泥による工場排水などの有機物源からのPHA生産プロセスの実現の可能性の検討を目的として、(1)余剰汚泥にPHAを生産させるための最適条件、特に最適酵素供給量、(2)PHAの生産能力の高い余剰汚泥の検索のための実処理場汚泥PHA生成能力の測定、の2点を実験的に調べた。本研究では、実験室内の嫌気好気活性汚泥法連続式リアクター好気槽末端から取り出した余剰汚泥に、基質(酢酸を用いた)を投与するバッチ実験を行った。空気供給量は10,4.5,3.2,2.3,1.0ml/min、および、比較のため空気量を制限せずに曝気、空気供給のない場合の、計7通りの実験を行った。また、同様の実験を製薬会社発酵工場排水を用いて行った。次に、嫌気好気法で運転されている4つのプラントの返送汚泥を採取して室内汚泥と同様のバッチ実験を行い、各実処理汚泥のPHA生産能力およびPHA生成に対する酸素供給の影響を調べた。得られた結論は以下のとおりである。(1)酸素供給を行うことにより最初の有機性汚泥乾燥重量の0.55gPHA/gMLVSS、培養終了時の汚泥乾燥重量に対しては33%のPHA蓄積が達成できた。(2)PHA蓄積量は酸素供給量が増えるのにつれて増大するが、ある一定量以上の酸素供給を行ってもそれ以上PHA蓄積量が増えない酸素供給量が存在する。今回の実験では3.0mgO/min/gMLVSSの酸素供給量が最適であった。(3)工場排水にはPHA生産の炭素源として十分利用可能なものがある。今回用いた製薬メーカー発酵工場排水はその一つである。(4)実際の処理場汚泥は汚泥ごとに性状が違い、最適空気供給量、基質投与量、反応時間も異なってくる。実験室汚泥に比べ蓄積率は低く15%程度であった。本研究は、廃棄物の再利用という観点から排水処理プロセスから発生する余剰汚泥の利用法に新しい可能性を開くものであると同時に、生物分解性プラスチックという環境を配慮した工業材料の生産をめざしている。今後さらにPHAの蓄積率の改善のための条件を探って行く必要がある。