2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of membrane fouling control using biofilm predator
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21J23338
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
三輪 徹 長岡技術科学大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2024-03-31
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| Keywords | MBR / 膜ファウリング / 有機物負荷変動 / バイオフィルム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、膜分離活性汚泥法（MBR法）における、膜ファウリング発生要因解明及び発生予測を基軸にバイオフィルム捕食能を有する後生動物を活用した新規膜ファウリング制御技術を確立することを目的としている。低温環境下で実下水処理を行うMBRに対し、有機物負荷変動を能動的に発生させることで膜ファウリングを誘発させ、その活性汚泥の物理化学的性状調査を実施した。その結果、膜ファウリングは①活性汚泥浮遊物質濃度（MLSS濃度）の急激な低下、②活性汚泥の高い濾紙濾過性、③活性汚泥上澄み中の全有機炭素濃度（TOC濃度）の流入水TOC物濃度以下までの条件で発生することを確認した。すなわち、活性汚泥中のMLSS濃度及び濾紙濾過性、活性汚泥上澄みのTOC濃度をモニタリングすることは、膜ファウリング発生予測につながることが示唆された。さらに膜面バイオフィルムの3次元画像を取得するため、膜面バイオフィルムはファウリング発生時に採取され、死細胞と生細胞を蛍光標識するLIVE/DEAD試薬で染色処理をおこなった後共焦点レーザー顕微鏡（CLSM）で解析された。有機物負荷変動を発生させたMBRのバイオフィルムでは死細胞が膜面全体で優占化しており、生細胞はごく少数が点在していたことを確認した。また膜ファウリング発生時点での活性汚泥と膜面バイオフィルム、流入水の16SrRNA遺伝子解析を実施した。その結果、流入水由来のCampylobacteraceae科に属する微生物及び未培養門微生物であるParcbacteria(OD1)は有機物負荷変動に伴い発生するバイオフィルムに優占していた。以上の結果は、有機物負荷変動に伴い発生する膜ファウリングは流入水由来の成分が膜面に蓄積することで発生することを示唆した。
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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
実下水を処理するMBRにおいて発生する膜ファウリングの発生条件及びその要因を再現性を持って明らかにできた。さらに膜ファウリング発生時の膜面バイオフィルム、流入水、活性汚泥の微生物群集構造解析により流入水由来の微生物群が膜ファウリングにおいて重要な役割を担っていることを明らかにした。また膜面バイオフィルム中のファウリング物質の推定及び発生挙動の推定に成功した。以上のことから研究は着実に進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、バイオフィルム捕食能を持つ後生動物の大量培養に挑戦する。流入下水由来の微生物群がバイオフィルム形成に寄与しているため、本微生物群の分離培養をおこないバイオフィルムを形成させる。その後、環境中から後生動物を採取し、バイオフィルムへの捕食嗜好性を持つものを選定し集積培養を行う。また、バイオフィルム構成成分と流入下水、活性汚泥中の成分の関係性を解析する 。
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Research Products
(3 results)
