界面制御による硝化細菌の固定化手法の開発と水処理プロセスへの応用

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本研究では界面化学的なアプローチから迅速かつ簡便な付着固定化手法の開発を目的とする。これまでに,(1)産業廃棄物であるスラグ繊維(FS)に注目し,FSが優れた微生物担体として機能することを示し,(2)FSを用いた新規固定化法を提案し高速硝化リアクターを開発した。本年度は,以下の3点を中心に研究を進めた;(1)細胞表面の電気特性に注目し,培養条件や細胞外ポリマーが及ぼす影響の検証,(2)本固定化技術を硫酸還元細菌(SRB)に適用し,廃水中の重金属イオンを硫化物沈殿として回収する方法の提案,(3)FS担体を用いた表面科学的方法による細菌の付着・脱着制御法の実験的検討。1)新しい電気泳動理論による細菌表面特性の解析細菌細胞の電気泳動を測定し,新しい電気泳動理論(柔らかい粒子理論)による解析を行った。特に,細胞増殖期が表面電荷密度と柔らかさに与える影響と,細胞外ポリマー(EPS)が電気泳動に及ぼす影響および固体表面への付着性に及ぼす影響を検討した。これらの成果は論文誌に掲載が決定した。2)SRB固定化リアクターによる低濃度重金属廃水処理技術の開発FSにSRBを付着固定化したリアクターを作成し,6mg/L濃度のカドミウム廃水の連続処理試験を行った。約1ヶ月の運転において安定にCdが除去され,排水中のCd^<2+>イオンをCdSとして回収した。最終的に単位FS当たり約27mg/gの品位でCdを濃縮回収することに成功した。3)スラグウールを付着担体とする細菌の付着・脱着制御FS充填カラムにE. coliを付着させ,弱アルカリのリンス液を通じて可逆的に細胞を脱離した。これはアルカリになるにつれFSとE. coli間の相互作用が強い斥力になるためである。また繰返しの付着・脱着が可能であることも実証した。これらの成果は論文誌に掲載が決定した。