新規有機性汚泥溶解菌による下水余剰汚泥の減容化および溶解汚泥の資源化

• Project/Area Number: 22510087
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Environmental technology/Environmental materials
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 尾川 博昭 九州工業大学, 生命体工学研究科(研究院), 教授 (50108685)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 白井 義人 九州工業大学, 大学院・生命体工学研究科, 教授 (50175395)
• Project Period (FY): 2010-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2012: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2011: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2010: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: 環境技術 / 環境材料 / 環境負荷低減技術 / 微生物利用学

Research Abstract

下水汚泥の減量化および資源化に関する研究の展開で、高温で余剰汚泥を溶解する細菌および乳酸菌の新菌種と考えられる菌株を発見した。本課題では、60℃前後で下水余剰汚泥を溶解し、32℃以下では活動を休止する新規細菌株を用いて、下水余剰汚泥の減容化を図ろうとするものである。さらに、溶解した余剰汚泥から、乳酸菌による乳酸生産を行う。また、大腸菌による水素生産と酵母によるバイオエタノール生産について、その資源化の可能性を探ることも研究目的とし、本年度は次の成果を得た。
1.新たに高温性汚泥溶解菌Geobacillus sp.B1株と、アルヵリ依存性汚泥溶解菌Bacillus sp.N1株を分離した(特許出願準備中)。両株の余剰汚泥減容化は、B1株では高温条件下(60℃)3日間で約45%の、N1株ではアルカリ条件下(NaOH,pH11)6目間で約45%の、汚泥減量率を示した。
2.さらに両株のCOD処理能は、B1株では1日間で15%、N1株では6日間で12%であり、試作装置-減容系汚水処理システムーを用いて、応用・実用化への研究を展開中である。
3.Bacillus sp.N1株は分子量約40-KDaのアルカリ耐性プロテアーゼを産生しており、本プロテアーゼはアルカリ条件下で余剰汚泥溶解の関与が示唆された。
4.高温処理した余剰汚泥は、大腸菌高度水素生産株で1Lの上清から47mLの水素が生成できた。
5.また、溶解汚泥のメタン発酵を検討したところ、3.01L/kg-dry/dayとなり、通常のメタン生成の1.3倍の速度向上が認められた。

Research Products

• [Journal Article] Production of mono sugar from acid hydrolysis of seaweed (2012)
  • Author(s): Sung-Soo Jang
  • Journal Title: African Journal of Biotechnology Volume: VOL.11 Issue: 8 Pages: 1953-1963
  • DOI: 10.5897/ajb10.1681
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Purification and characterization of a serine protease secreted by Brevibacillus sp.KH3 for reducing waste activated sludge and biofilm formation (2011)
  • Author(s): Toshinari Maeda
  • Journal Title: Bioresource Technology Volume: VOL.102 Issue: 22 Pages: 10650-10656
  • DOI: 10.1016/j.biortech.2011.08.098
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Production of L(+)-lactic acid from mixed acid and alkali hydrolysate of brown seaweed (2011)
  • Author(s): Sung-Soo Jang
  • Journal Title: Food Science and Technology Research Volume: VOL.17 Pages: 155-160
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Biosynthesis and characterization of poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxy valerate) copolymer from wild type Comamonas sp.EB172 (2010)
  • Author(s): Mohd Rafein Zakaria
  • Journal Title: Polymer Degradation and Stability Volume: VOL.95 Pages: 1382-1386
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comparative study of methods for extraction and purification of envir-onmental DNA from high-strength wastewater sludge (2010)
  • Author(s): Meisam Tabatabaei
  • Journal Title: African Journal of Biotechnology Volume: VOL.9 Pages: 4926-4937
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ethanol production of enzymatic empty fruit bunch hydrolysate by flocculent type of Saccharomyces cerevisiae (2010)
  • Author(s): Khanom Simarani
  • Journal Title: Journal of Biotechnology Volume: VOL.150 Pages: 10-10
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 汚泥溶解細菌KH3株によるEPS分解に依存した汚泥減容メカニズムの究明 (2012)
  • Author(s): 野中智徳
  • Organizer: 日本水環境学会年会
  • Place of Presentation: 東洋大学(東京都)
  • Year and Date: 2012-03-14
• [Presentation] 遺伝子工学的組換え微生物による下水余剰汚泥の可溶化成分からの水素発酵 (2012)
  • Author(s): 福崎雅治
  • Organizer: 日本水環境学会年会
  • Place of Presentation: 東洋大学(東京都)
  • Year and Date: 2012-03-14
• [Presentation] Study on development of a new sewage treatment flow system for reducing the amount of excess sludge (2011)
  • Author(s): Yusuke Tomita
  • Organizer: The 24^<th> International Symposium on Chemical Engineering
  • Place of Presentation: Hyundai Hotel (Gyungju, Korea)
  • Year and Date: 2011-12-03
• [Presentation] Reduction of sewage excess sludge by using biological together with alkali treatment (2011)
  • Author(s): Hirofumi Nakashima
  • Organizer: The 24^<th> International Symposium on Chemical Engineering
  • Place of Presentation: Hyundai Hotel (Gyungju, Korea)
  • Year and Date: 2011-12-03
• [Presentation] Purification and characterization of a serine protease secreted by Brevibacillus sp.KH3 for reducing waste activated sludge and biofilm formation (2011)
  • Author(s): Viviana Sanchez-Torres
  • Organizer: The Fourth Japan-Korea Joint Symposium on Bio-microsensing Technology
  • Place of Presentation: 九州工業大学(北九州市)
  • Year and Date: 2011-10-28
• [Presentation] 下水汚泥の減容とバイオエネルギー生産:エコフィッティングな循環式汚水処理プロセス (2011)
  • Author(s): 前田憲成
  • Organizer: 第11回北九州学術研究都市産学連携フェアセミナー,エコフィッティングを行う先端的取組み
  • Place of Presentation: 産学連携センター(北九州市)
  • Year and Date: 2011-10-19
• [Presentation] 減容系汚水処理システムにおいて汚泥減容を促進する有用汚泥溶解菌株の分離 (2011)
  • Author(s): 富田悠介
  • Organizer: 環境バイオテクノロジー学会
  • Place of Presentation: 東京大学(東京都)
  • Year and Date: 2011-06-20
• [Presentation] 微生物機能を活用した下水汚泥の減容化および資源化のエコフィッティング (2010)
  • Author(s): 中野光一
  • Organizer: 第10回北九州学術研究都市産学連携フェアセミナー、エコフィッティングを行う先端的取組み
  • Place of Presentation: 産学連携センター(北九州市)
  • Year and Date: 2010-10-28
• [Presentation] Biological treatment harmful TNT wastewater containing a high concentration of nitrogen compounds by waste activated sludge (2010)
  • Author(s): Ryosuke Saeki
  • Organizer: 14th International Biotechnology Symposium and Exhibition (IBS2010)
  • Place of Presentation: Rimini (Italy)
  • Year and Date: 2010-09-16
• [Presentation] Behaviour of DNA components during thermophilic aerobic digestion of waste activated sludge by Brevibacillus sp.KH3 (2010)
  • Author(s): K.Mouri
  • Organizer: 14th International Biotechnology Symposium and Exhibition (IBS2010)
  • Place of Presentation: Rimini (Italy)
  • Year and Date: 2010-09-16
• [Presentation] 特殊工業廃液の窒素分浄化における微生物群の挙動解析 (2010)
  • Author(s): 佐伯亮祐
  • Organizer: 環境バイオテクノロジー学会
  • Place of Presentation: 東北大学(仙台市)
  • Year and Date: 2010-06-21
• [Presentation] 下水汚泥溶解細菌による余剰汚泥の高温処理におけるDNAの挙動 (2010)
  • Author(s): 毛利謙太郎
  • Organizer: 環境バイオテクノロジー学会
  • Place of Presentation: 東北大学(仙台市)
  • Year and Date: 2010-06-21
• [Book] 九工大世界トップ技術Vol.3,-下水汚泥減容とバイオ資源生産の一挙両得:未来循環型社会に向けた汚水処理プロセスのエコフィッティング- (2012)
  • Author(s): 前田憲成
  • Publisher: 西日本新聞社
• [Remarks]
  • URL: http://www.life.kyutech.ac.jp/~ogawahi
• [Remarks]
  • URL: http://www.kyutech.ac.jp/professors/wakamatsu/w1/w1-1/entry-724.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.life.kyutech.ac.jp/~ogawahi