| 研究概要 |
本研究は、膜分離バイオリアクターにおける微生物群集の生態学的構造を解析し、それに基づき、膜分離バイオリアクターの高機能化のための制御方法を明らかにすることを目指して行なわれた。主要な成果を以下に記す。実際の都市下水処理場流入水を用いた膜分離バイオリアクタ(MBR)の実験を行った。中空糸膜ミニモジュールの膜面付着微生物の解析(クローニング及び16S rDNAのほぼ全長解析)により、低負荷運転においてもγ Proteobacteriaに属する細菌群、特にポリマー生産において高いポテンシャルを有するXanthomonas spが膜面に特異的に増殖することが明らかとなり、浮遊微生物群集の構造と大きく異なることがわかった。これらが、膜のバイオファウリングの引き金となる可能性が高い。また、MBRのフロック成長と浮遊高次微生物群の捕食圧を考慮したフロック形成シミュレーションを行った結果、高い捕食圧の下ではフロックが球形から扁平な形状に移っていくこと、すなわち2次元に投影したフロック長が長くなっていくことが再現でき、MBRで特徴的な微細フロックの制御に、高次の微生物群が大きく寄与できる可能性を示すことができた。また、膜面付着生物膜内の拡散や物質移動に関する形状の違いの影響等についても新たな解析方法による数値シミュレーションを行った。さらに、高機能微生物としてCoriolus versicolorを優先的に増殖させたMBRを染色排水処理に適用した結果、極めて高い色度除去性能を容易に達成できることを示した。微小後生動物の捕食による汚泥減量効果に関しては、1ml中、1,000〜2,000個体の微小後生動物数でも、顕著な減量効果は認められなかったが、ミミズが膜面に多量に生息する場合、付着汚泥量が減少し、ケーキ層起因の膜ファウリングの制御には役立つがわかった。従って、膜ファウリングを高次の微生物群を利用して制御する生態学的制御法は、有望な方法となり得る。
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