嫌気性膜分離法による新規下水処理プロセスの開発と適用

本年度においては, 嫌気性膜分離法の温度変化に対する基礎的知見を得ることを目的とし, 人工下水を用いた連続処理実験で運転温度を室温条件 (25度) から低温条件 (15度, 10度) まで段階的に下げて運転を行い, 処理性能評価の検討を行った。10度における連続実験は国内外において行われていないため, 非常に重要な課題であった。また, 分子生物学解析を用いて運転温度が与える微生物群集構造変化の検討を行った。結果：　15度の温度条件に関しては水理学的滞留時間 12 時間において良好な処理水質, 高いメタンガス回収率が得られたのに対し, 10度では低負荷においても処理性能やメタンガス回収率が著しく減少した。膜性能の評価及び回分ろ過実験の結果より, 室温域と低温域における膜ファウリングの変化は微生物代謝産物が大きく関与していると考えられた。また, 温度が低下するに従い, 微生物代謝産物の生成量は増加し, 膜ファウリングが起きやすい環境になることから最適な汚泥濃度の検討が求められる。連続実験およびメタン生成活性試験より10度の温度条件はメタン生成古細菌にとって好ましくない環境であることが考えられ, 10度での生物学的処理は困難であることが明らかにされた。次に微生物群集構造解析についてだが, 古細菌群集構造に関しては, 温度による群集構造の変化は確認されなかった。一方で真正細菌の群集構造においては, 温度毎に優占した種は異なり, 特に10度では1つの種が優占する結果となった。また, 本研究において好気性菌や通性嫌気性菌等が多く検出されたことが嫌気性膜分離法の特徴であり, 新しい知見が得られた。

本年度においては, 嫌気性膜分離法の温度変化に対する基礎的知見を得ることを目的とし, 人工下水を用いた連続処理実験で運転温度を室温条件 (25度) から低温条件 (15度, 10度) まで段階的に下げて運転を行い, 処理性能評価の検討を行った。10度における連続実験は国内外において行われていないため, 非常に重要な課題であった。また, 分子生物学解析を用いて運転温度が与える微生物群集構造変化の検討を行った。結果：　15度の温度条件に関しては水理学的滞留時間 12 時間において良好な処理水質, 高いメタンガス回収率が得られたのに対し, 10度では低負荷においても処理性能やメタンガス回収率が著しく減少した。膜性能の評価及び回分ろ過実験の結果より, 室温域と低温域における膜ファウリングの変化は微生物代謝産物が大きく関与していると考えられた。また, 温度が低下するに従い, 微生物代謝産物の生成量は増加し, 膜ファウリングが起きやすい環境になることから最適な汚泥濃度の検討が求められる。連続実験およびメタン生成活性試験より10度の温度条件はメタン生成古細菌にとって好ましくない環境であることが考えられ, 10度での生物学的処理は困難であることが明らかにされた。次に微生物群集構造解析についてだが, 古細菌群集構造に関しては, 温度による群集構造の変化は確認されなかった。一方で真正細菌の群集構造においては, 温度毎に優占した種は異なり, 特に10度では1つの種が優占する結果となった。また, 本研究において好気性菌や通性嫌気性菌等が多く検出されたことが嫌気性膜分離法の特徴であり, 新しい知見が得られた。