2019 Fiscal Year Annual Research Report
アンチセンス技術とバイオフィルム破壊ペプチドによる膜ファウリング制御技術の開発
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19H01163
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
幡本 将史 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (20524185)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川上 周司 阿南工業高等専門学校, 創造技術工学科, 講師 (00610461)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 膜分離 / バイオフィルム / 微生物 / 16S rRNA / 未培養微生物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
都市下水を対象とした嫌気無酸素型膜分離活性汚泥リアクター（A/O-MBR）を運転し，膜ファウリングを誘発する条件に変更して膜ファウリングを起こすことで、活性汚泥の微生物叢変化と膜に形成されるバイオフィルムの微生物群集を評価した．A/O-MBRの低負荷運転開始後、1～2週間でTMPの上昇が確認され、膜透過流量も低下し始めた。最終的には、低負荷運転開始から約3週間で各MBRのTMPは約90 kPaに到達し、深刻な膜ファウリングが発生した。全4回の実験では膜ファウリング発生に関わらず，MLSS濃度の減少および膜透過水のTN濃度の上昇が確認され，溶菌が発生したと考えられた．汚泥上清と膜透過水のTOC濃度は膜ファウリングの発生の有無で差が発生する結果となった．汚泥上清と膜透過水のTOC濃度の差分が，膜ファウリングが発生しやすい状況を把握できるパラメータになると考えられた．低温低負荷では、運転初期および運転終期の活性汚泥の微生物叢に大きな変化は見られなかったが、高温低負荷では、運転初期と運転終期の活性汚泥の微生物叢に大きな変化が見られた。特に、Chitinophagaceae科、Xanthomonadaceae科に属する細菌が運転終期で優占した。しかし，膜ファウリングが発生した高温実験ではChloroflexi門等の割合が減少し，Gammaproteobacteria綱の急激な増加が確認された．これらのことから、微生物叢が低負荷運転に適応した場合、膜ファウリングが抑制されることや、従属栄養の硝化細菌の優占によって膜ファウリング物質が分解されることが推察された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
MBRを用いて膜ファウリングを再現性よく短時間に発生させることのできる実験系を確立し、バイオフィルムの成長段階に合わせてサンプリングを行いながら微生物群集構造を明らかにできるようになった。またファウリング原因物質の特定を目的に、分子量分画と蛍光分析を組み合わせた水質分析法の実験系を確立し、ファウリング原因物質の分子量と微生物群集解析結果および、微生物の活性把握を組み合わせた分析を実施できる様になった。アプタマー開発の初期段階としてアプタマー選択の実験系の確立を行った。以上の通り、研究は着実に進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度も引き続きバイオフィルムを構成する微生物群集の解析を行う。特にパイオニア微生物としてバイオフィルムでコロニーを形成している微生物の特定を試みる。流入下水と処理槽中の溶存有機物成分を分子量分画などを用いてより詳細に分析する。さらに、バイオフィルム構成成分と排水中との成分の関係を解析する。バイオフィルムで重要と思われる微生物の一種が確認できたので本微生物分離培養に挑戦する。
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