複合微生物系の機能を利用した高度水処理技術の体系化とその評価

利用复杂微生物系统功能的先进水处理技术的系统化和评估

• 批准号: 08CE2002
• 负责人: 大垣 真一郎
• 金额: $ 246.4万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for COE Research
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08CE2002/
• 关键词: 複合微生物系; 下廃水処理; 水処理; 高度処理; 生物学的栄養塩除去; 膜分離; 健康関連微生物; ポピュレーションダイナミクス

本研究は6つのサブテーマを設けて進めている。1.各研究課題の成果(1)生物学的栄養塩除去プロセス:有機物として酢酸またはプロピオン酸のみを基質として嫌気好気式活性汚泥プロセスを運転し、微生物相の変化をPCR-DGGE法で追跡した。リン除去の良好な運転期間におけるバンドのうちいくつかはRhodocyclus属のものとして同定された。また、脱窒性脱リン細菌を積極的に用いた水処理プロセスを開発し、脱窒性脱リンの活性を60%程度にまで高めることができた。(2)地球温暖化ガス排出の抑制:実下水を用いた循環プロセスにおいて、前年度観察された脱窒時の突発的な亜酸化窒素の多量発生について、更に検討した。連続的な亜酸化窒素と酸化還元電位の測定結果から、このような発生は、例外なく酸化還元電位が300mV以上の水準にまで高くなっている場合に生じることが明らかになった。これらのことから、酸化還元電位が多量な亜酸化窒素の生成を警告する指標になることがわかった。ただし、酸化還元電位が高い場合に常に亜酸化窒素が生成するわけではなかった。多量の下水を意図的に希釈して流入させる実験を行ったところ比較的多量の亜酸化窒素発生が見られたことから、合流式下水道において降雨時に希薄な下水が流入することが亜酸化窒素の大量発生に繋がる恐れがあることが示唆された。(3)資源回収型水処理プロセスの開発:余剰汚泥を用いたPHA生産では、実下水を用いたパイロットプラントを運転し、プロセスの運転条件やPHA生産の反応条件が活性汚泥によるPHA生産に与える影響について検討した。特に生産反応におけるpHと有機酸の濃度が大きな影響を及ぼすこと、影響の程度は水中の非解離の酢酸の濃度に依存するらしいことがわかった。(4)余剰汚泥排出抑制型水処理システム:活性汚泥法で生じる余剰汚泥を可溶化して曝気槽に戻すことにより、発生汚泥量を削減するシステムの実現可能性について検討した。可溶化法として、熱処理・酸またはアルカリ処理・中温消化を検討し、消化汚泥循環率制御により最大85%の発生汚泥量削減に成功した。また汚泥発生のないプロセスができる可能性も確認できた。メンブレンバイオリアクターでは、SRTを長くすれば余剰汚泥をゼロにできるが、高負荷運転時における膜ファウリングの問題を微生物生態系を利用して制御する方法を実験的に検討し、微小後生動物を安定して維持する運転条件を明らかにした。膜面に棲息する貧毛類は、膜面付着汚泥量を顕著に減少させ、膜ファウリングの進行を抑制することを定量的に明らかにした。(5)新しい浄水技術の評価および健康関連微生物の挙動解明:陰電荷膜を用いたウイルス濃縮法を開発し、海水から高い回収率でウイルスを回収することができた。夏の海水浴場からエンテロウイルス、冬の東京湾からノーウォークウイルスを検出した。紫外線照射によって、藻類の増殖抑制の効果が残存していることを明らかにした。その主要因子として、紫外線強度、有機物、金属イオンの影響を調べた。玉川パイロットプラントにおいて、生物濾過を導入することによって膜の閉塞が抑制できることを実験的に検証した。また、二酸化チタン光触媒を用いた高度酸化処理において、光強度、触媒面積、撹拌強度、pHなどによる反応速度への影響を定量的に解明した。(6)複合微生物系解析技術の開発:複合微生物系解析の基礎技術の開発:活性汚泥中微生物群集のもつ亜硝酸還元酵素をコードするnirSおよびnirKの多様性を解析するために、PCR-DGGE法の適用を試みた。混合プライマーの使用をさけることにより、PCR-DGGE法を機能遺伝子の解析に適用することができることが示された。フローサイトメトリーを用いて貧栄養の付着性微生物を測定する手法を開発した。染色剤の選定、超音波による前処理方法の確立、およびフローサイトにおける蛍光波長のみを計測の対象とした。ウイルスの精製法として、ゲル濾過法を適用し、塩素消費物質を除去してウイルスを80%以上回収する方法を開発した。また、ウイルスを限外濾過膜によって効率的に脱塩する手法を開発した。2.研究拠点の形成本年度は、内外の研究者との学術的交流を深め本研究の成果を発表するために、国際シンポジウム(招聘外国講師5名、招聘国内講師14名、参加者計266名)を行った。

This study was conducted on the basis of the 6-point hypothesis. 1. Results of each research project (1) Biological nutrient removal: organic matter, acid, substrate, activated sludge, microbial phase transformation, PCR-DGGE method. The time period for good luck removal is the same as that for Rhodocyclus. The activity of the bacteria is 60% higher than that of the water treatment bacteria. (2)The inhibition of global warming emissions: the use of water in the cycle to reduce emissions, the previous year to monitor the occurrence of sudden changes in the amount of acid in the atmosphere, and more research. The measurement results of the acidification and reduction potentials of the products are as follows: 1. When the acidification and reduction potentials of the products are higher than 300 mV, 2. When the acidification and reduction potentials are higher than 300mV, 3. The potential of acid reduction is a warning indicator for the generation of acid reduction. When the acidity is high, the acidity is usually produced. More water is expected to flow into the sewer. More water is expected to flow into the sewer. More water is expected to flow into the sewer. (3)The development of resource recycling water treatment: the operation of PHA production and wastewater utilization, the operation conditions of PHA production and the reaction conditions of PHA production, the influence of activated sludge production and wastewater utilization. The concentration of organic acids in the production process depends on the concentration of organic acids in the water. (4)Waste sludge discharge inhibition type water treatment system: activated sludge method produced waste sludge solubilization, aeration tank, production of sludge reduction, the possibility of implementation of the system Solubilization method, heat treatment, acid treatment, medium temperature digestion, digestion sludge circulation control, maximum 85% reduction of sludge production The possibility of sludge production is confirmed. The problem of membrane degradation during heavy load transportation, the method of microbial ecosystem utilization and control, and the transportation conditions for maintaining microzoa stability are discussed. The amount of sludge on the membrane surface is reduced, and the amount of sludge on the membrane surface is reduced. (5)Evaluation of new water technologies and understanding of the dynamics of health-related microorganisms: the development of negative charge films using concentration methods, and the recovery of seawater with high recovery rates Summer sea bathing beach, winter Tokyo Bay, summer sea bathing beach, winter sea bathing beach UV irradiation and inhibition of algal growth have been found to be the most effective way to prevent algae from growing. The main factors are ultraviolet radiation intensity, organic matter and metal radiation. Tamakawa, Japan, the United States, the United States, the United States, In addition, the effects of light intensity, catalyst area, stirring intensity, and reaction speed on the high acidification treatment using diacidified citrate photocatalyst were quantitatively explained. (6)Development of complex microbial system analysis technology: development of basic technology for complex microbial system analysis: analysis of diversity of microbial clusters in activated sludge, application of PCR-DGGE method The application of PCR-DGGE method to the analysis of functional genes A method for determining the presence of microorganisms in the environment has been developed. Selection of dyeing agent, establishment of ultrasonic pretreatment method, measurement of light wavelength and image The purification method and the filtration method are applicable to the removal of cellulose consumer substances and the recovery method of more than 80% is developed. The method of removing the outer filter membrane from the filter membrane is developed. 2. This year, we conducted in-depth academic exchanges between domestic and foreign researchers, and conducted international research projects (5 foreign lecturers, 14 domestic lecturers, and 266 participants).

项目成果

栗栖太: "食用油を添加した高温接触酸化処理における FISH法・キノンプロファイル法・PCR-DGGE法を用いた微生物群集の解析"土木学会論文集. 636/VII-13. 23-33 (1999)

Futoshi Kurisu：“在添加食用油的高温接触氧化处理中使用 FISH、醌谱和 PCR-DGGE 方法分析微生物群落”，日本土木工程师学会论文集 636/VII-13。 -33 (1999)

高畠寛生: "実下水処理活性汚泥の生分解性プラスチック生産能力調査"環境工学研究論文集. 36巻. 137-144 (1999)

Hiroo Takabatake：“实际污水处理中活性污泥的可生物降解塑料生产能力的调查”《环境工程研究杂志》，第 36 卷，137-144（1999 年）。

Satoh,H.: "Calibration of Kinetic Parameters in IAWQ Activated Sludge Model : A Pilot Scale Experience."Water Science & Technology. 42(3/4). 29-34 (2000)

Satoh, H.：“IAWQ 活性污泥模型中动力学参数的校准：中试规模经验。”水科学

Luxmy,B.S.: "Predator grazing effect on bacterial size distribution and floc size variation in the membrane-separation activated sludge."Water Science and Technology. Vol.42(3-4). 211-217 (2000)

Luxmy，B.S.：“捕食者放牧对膜分离活性污泥中细菌尺寸分布和絮凝体尺寸变化的影响。”水科学与技术。

Absar.A.Kazmi: "FIELD INVESTIGATIONS ON REACTIVE SETTLING IN AN INTERMITTENT AERATION SBR ACTIVATED SLUDGE PROCESS"Water Science and Technology. 41巻1号. 127-134 (1999)

Absar.A.Kazmi：“间歇曝气 SBR 活性污泥工艺中反应沉降的现场调查”水科学与技术，第 41 卷，第 127-134 期（1999 年）