微量汚染物質処理のための膜分離活性汚泥法へのバイオオーグメンテーション

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15J00770
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 高田 一輝 大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2015-04-24 – 2018-03-31
• キーワード: バイオオーグメンテーション / 膜分離活性汚泥法 / 難分解性物質 / アルキルフェノール類 / 微生物群集構造解析 / ファウリング

研究実績の概要

本研究では、膜分離活性汚泥法（MBR, membrane bioreactor）を用いる排水処理装置に対してバイオオーグメンテーションを適用することの実現可能性を検証する。バイオオーグメンテーションとは、汚濁物質を除去するために外部から有用な微生物を導入する手法であり、難分解性物質を含む排水処理のための活性汚泥法においても効果が期待できる。従来の標準活性汚泥法においては、導入菌が処理水と共に流亡してしまうといった問題点が挙げられていたのに対し、MBRでは分離膜によってすべての活性汚泥微生物を処理槽内に留めることができ、より効果的なバイオオーグメンテーションが実現可能だと考えられる。
昨年度までの研究では、難分解性物質4-tert-ブチルフェノール（4-t-BP）が流入する二台のラボスケールMBRのうち、一方に4-t-BPを資化可能なSphingobium fuliginis OMI（OMI株）を導入するバイオオーグメンテーション試験を行い、導入したOMI株が一カ月程度残存し4-t-BPの分解能力も保持されることを明らかにした。本年度は、その成果を国際学会において発表するとともに、査読論文として投稿を行った。一方で、導入したOMI株が一カ月程度で外部に流出し効果を発揮しなくなった原因として、ろ過膜表面にバイオフィルムが形成される「バイオファウリング」という現象が示唆されたことから、本年度には実規模MBRを対象として「バイオファウリング」発生のメカニズムを解明するための微生物群集解析も実施した。その成果は、査読論文として投稿を行い、出版も決定している。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Microbial communities on the submerged membranes in full-scale membrane bioreactors treating municipal wastewater. (2018)
  • 著者名/発表者名: Takada, K., Hashimoto, K., Soda, S., Ike, M., Makio, T., Nakayama, Y., Miyamoto, H., Yamashita, K., and Hashimoto, T.
  • 雑誌名: Journal of Environmental Engineering 巻: 144 ページ: 04017084
  • DOI: 10.1061/(ASCE)EE.1943-7870.0001294
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bioaugmenting a lab-scale membrane bioreactor with 4-tret-butylphenol-degrading bacterium, Sphingobium fuliginis OMI (2018)
  • 著者名/発表者名: Takada, K., Shiba, T., Soda, S., Inoue, D., Miyake, M., Eguchi, M., and Ike, M.
  • 雑誌名: Japanese Journal of Water Treatment Biology 巻: 54 ページ: 1-12
  • DOI: 10.2521/jswtb.54.1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cake layer bacterial communities during different biofouling stages in full-scale membrane bioreactors. (2018)
  • 著者名/発表者名: Takada, K., Shiba, T., Yamaguchi, T., Akane, Y., Nakayama, Y., Soda, S., Inoue, D., and Ike, M.
  • 雑誌名: Bioresource Technology 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1016/j.biortech.2018.03.051
  • 査読あり
• [雑誌論文] Draft genome sequence of Sphingobium fuliginis OMI, a bacterium that degrades alkylphenols and bisphenols. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kuroda, M., Ogata, Y., Yahara, T., Yokoyama, T., Ishizawa, H., Takada, K., Inoue, D., Sei, K., and Ike, M.
  • 雑誌名: Genome Announcements 巻: 5 ページ: e01323-17
  • DOI: 10.1128/genomeA.01323-17
  • 査読あり
• [学会発表] Microbial community on submerged membranes in a full-scale membrane bioreactor treating municipal wastewater. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takada, K., Shiba, T., Inoue, D., Soda, S., Ike, M., Yamaguchi, T., Akane, Y., and Nakayama, Y.
  • 学会等名: The 10th Advanced Engineering Technology for Environment and Energy
  • 国際学会
• [学会発表] Bioaugmentation with Sphingobium fuliginis OMI in a lab-scale membrane bioreactor for 4-tert-butylphenol degradation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takada, K., Shiba, T., Soda, S., Ike, M., Miyake, M., and Eguchi, M.
  • 学会等名: 7th IWA-ASPIRE Conference 2017 & Water Malaysia Exhibition 2017
  • 国際学会