付着生物膜法における付着生物濃度の操作と物質の変換に関する研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02805067
• 研究機関: 鹿児島工業高等専門学校
• 研究代表者: 西留 清 鹿児島工業高等専門学校, 土木工学科, 助教授 (80124171)
• 研究分担者: 三原 めぐみ 鹿児島工業高等専門学校, 一般化学, 助手 (40190722)
• キーワード: 付着生物膜法 / 半水没型回転円板法 / 有機物酸化細菌、硝化菌 / 生物膜の構造 / 生物膜の増殖、剥離 / 細菌の活性度 / 生物濃度の操作 / 生物膜内基質濃度分布

研究概要

1.回転円板法における付着生物膜内の有機物酸化細菌・硝化菌の増殖、死滅および剥離過程と、増殖と剥離の平衡状態、基質除去速度の定量化を行った。(1)直径30cm、円板枚数4枚、5槽直列の半水没型回転円板装置を用いた実験を行った。(2)定常運転(流入水量および基質濃度が一定)開始後の半水没型回転円板は液本体から有機物酸化細菌、硝化菌を含むSSが付着し、薄い膜を形成する。この膜内の有機物酸化細菌、硝化菌の活性度を菌体量として測定した。(3)定常運転数週間経過後は、付着生物は増殖、死滅しつつさらに液本体からSSが付着し、一部は剥離する。増殖と剥離が平衡状態になると、ほぼ一定厚さの付着生物膜が回転円板支持体に形成される。このときの空中部酸素分圧、液本体DOおよび基質(有機物、NH_4ーN)濃度を定量化した。
2.コンピュ-タ-シミュレ-ションにより半水没型回転円板法の生物膜形成過程における液本体基質濃度と生物膜内有機物酸化細菌、硝化菌の濃度分布を定量化した。実験デ-タにもとずいた生物膜のモデルにより生物膜形成過程におけるプログラムを作成し、生物膜内有機物酸化細菌、硝化菌の濃度分布を定量化した。
3.微小電流を流した導線への活性を持つ剥離生物膜片の付着速度とその付着生物膜の活性度の定量化を行った。生物の活性度が基質除去速度を律速する場合、付着生物濃度を高める必要がある。反応槽に浮遊しているSSはまだ活性を持つ剥離生物膜片が主である。反応槽内の付着微生物濃度の操作を可能にするための微小電流を流した導線への活性を持つ剥離生物膜片の付着速度とその付着生物膜の活性度の定量化を行った。

研究成果

• [文献書誌] NISHIDOME Kiyoshi,KUSUDA Tetsuya,WATANABE Yoshimasa: "Microーsensor for Measuring Biofilm Properties in RBCs" MIYAZAKI WORKSHOP ON BIOFILM SYSTEMS IAWPRC'S TASK GROOP ON BIOFILM MODELLNG/JSCE. 1. 11-15 (1990)
• [文献書誌] 岡村 勲,西留 清: "付着生物膜内外の溶存酸素濃度に関する研究" 平成2年度土木学会西部支部研究発表会講演概要集. 356-357 (1991)
• [文献書誌] 池之上 貴行,西留 清: "付着生物膜と液本体水質濃度に関する研究" 平成2年度土木学会西部支部研究発表会講演概要集. 358-359 (1991)
• [文献書誌] 脇 浩史,冨永 康輔,西留 清: "付着生物膜の剥離・付着に関する研究" 平成2年度土木学会西部支部研究発表会講演概要集. 362-363 (1991)
• [文献書誌] 新宮領 篤,西留 清: "付着生物膜の構造に関する研究" 平成2年度土木学会西部支部研究発表会講演概要集. 364-365 (1991)
• [文献書誌] Kiyoshi Nishidome,Tetsuya Kusuda: "Mechanism and Simulation of Biofilm Formation in a Rotating Biological Contactor" International Symposium ENVIRONMENTAL BIOTECHNOLOGY 22ー25 April 1991 Ostend. (1991)