Ｉｎ－ｓｉｔｕバイオフィルムモニタリングによる膜ファウリング形成機構の解明
| Project/Area Number |
19J15362
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 22060:Environmental systems for civil engineering-related
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
滝本 祐也 長岡技術科学大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | 膜ファウリング / 16S rRNA遺伝子 / 共焦点レーザー顕微鏡 / 未培養細菌 / Parcubacteria / In-situ HCR / 未培養門細菌 / in-situ HCR |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、膜分離活性汚泥法（MBR法）における最も主要な問題である膜面のバイオフィルム形成による膜透過流速の低下現象（膜ファウリング）の制御方法の確立を最終目的とする。これまでの研究によって、MBRを低有機物負荷下で運転することで、膜上にバイオフィルム形成を誘発でき、バイオフィルム内に未培養門細菌群が優占化するという知見を得た。本研究は、MBR膜上における未培養門細菌の役割を解明し、バイオフィルム形成機構の解明と制御方法の確立を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、膜分離活性汚泥法（MBR）における新規膜ファウリング制御方法を開発するために、バイオフィルムを形成すると推定される未培養門細菌およびファウラント（膜ファウリング原因物質）によるバイオフィルム形成過程を明らかにし、未培養門細菌の集積培養および代謝解明を目的とする。低有機物負荷でMBRを運転することで膜ファウリングを誘発し、膜面バイオフィルムの16S rRNA遺伝子解析および分子量分画を用いたファウラントの特徴解析を実施し、比較的高分子の多糖・タンパク質が膜面に蓄積しており、低分子の多糖・タンパク質およびフミン質は膜面を通過していることが明らかとなり、未培養門細菌はそれらの高分子物質に付着し、活性を持った状態で膜面で生育している可能性が明らかとなった。さらに、In-situ HCR法と共焦点レーザー顕微鏡観察を膜面バイオフィルムに適用した結果、膜面に付着している高分子は死細胞由来の物質であり、それらの細胞由来物質をコンディショングフィルムとして特定の細菌が微小コロニーを複数形成していることがわかった。この微小コロニーを形成する細菌を明らかにすることは出来なかったが、16S rRNA遺伝子解析結果を踏まえるとParcubacteria門細菌のような難培養性および未培養の細菌である可能性が高い。そこで、膜面に発生したバイオフィルムを植種源として、低栄養の培養を実施したところ、未培養の細菌群がいくつか検出されていた。以上の結果は、比較的高分子物質で未培養門細菌が集積されるという可能性を示唆しており、バイオフィルムの原因である可能性の高いこれらの細菌の生活環を明らかにし、新規の膜ファウリング制御戦略を打ち立てる上で重要な知見であると考える。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(7 results)
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[Journal Article] Maintaining microbial diversity mitigates membrane fouling of an anoxic/oxic membrane bioreactor under starvation condition2021
Author(s)
Takimoto, Y., Hatamoto, M., Soga, T., Kuratate, D., Watari, T., and Yamaguchi, T.
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Journal Title
Science of The Total Environment
Volume: 759
Pages: 143474-143474
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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[Journal Article] Role of live cell colonization in the biofilm formation process in membrane bioreactors treating actual sewage under low organic loading rate conditions2021
Author(s)
Miwa, T., Takimoto, Y., Hatamoto, M., Kuratate, D., Watari, T., and Yamaguchi, T.
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Journal Title
Applied Microbiology and Biotechnology
Volume: 105
Issue: 4
Pages: 1721-1729
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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[Journal Article] Nanosecond pulse used to enhance the electrocoagulation of municipal wastewater treatment with low specific energy consumption2019
Author(s)
Que, N. H., Kawamura, Y., Watari, T., Takimoto, Y., Yamaguchi, T., Suematsu, H., Niihara K., Wiff. J. P. and Nakayama, T.
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Journal Title
Environmental technology
Volume: -
Issue: 14
Pages: 1-9
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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