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2023 年度 実績報告書

薬剤耐性バイオリスク削減を目指したオゾン添加活性汚泥システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 21H01464
研究機関京都大学

研究代表者

西村 文武  京都大学, 工学研究科, 教授 (60283636)

研究分担者 中田 典秀  神奈川大学, 化学生命学部, 准教授 (00391615)
井原 賢  高知大学, 教育研究部自然科学系農学部門, 准教授 (70450202)
竹内 悠  京都大学, 工学研究科, 助教 (70835272)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード薬剤耐性菌 / 薬剤耐性遺伝子 / メタン発酵 / オゾン処理 / オゾン添加活性汚泥システム
研究実績の概要

抗生物質の多用により、結果としてそれらが水系に放出されると、選択圧や水平伝播などの要因により、薬剤耐性菌 (Antibiotic Resistant Bacteria, ARB)や薬剤耐性遺伝子 (Antibiotic Resistance Genes, ARGs)の出現を誘発し、ヒトや生態系に対して脅威を示すことになる。現在の下水処理施設では、処理過程でARBおよびARGsの大部分を除去できるが、一部のARGsが生物学的処理段階で活性汚泥に移行し、後続の嫌気消化段階で効果的に除去されず、さらにはその濃度が増加することもある。一方で、オゾンは強力な酸化力を有し二次処理水中の病原体の除去や汚泥減容にも効果的であることが証明されている。本研究では、オゾンを生物学的排水処理システムに組み入れることで、嫌気性処理によるメタン発生向上と、薬剤耐性バイオリスク削減の双方を達成可能な、オゾン添加活性汚泥システムの開発を目指したものである。実験を中心に検討を行い、以下の成果を得ている。

1) 50から70 mgO3/gTSのオゾン消費量で、大腸菌(非選択性と薬剤耐性双方)は全て定量限界以下まで不活化できる。一方で、ARGsの対数除去率を1以上にするには、オゾン消費量を少なくとも50から70 mgO3/gTS以上にする必要があり、対数除去率を1.5から2に増やすためには、オゾン消費量を95 mgO3/gTS以上にする必要がある。
2) 単独の嫌気性消化処理では、大腸菌を定量限界以下まで減少させることができず(2を超えない) 、嫌気性消化汚泥を直接施肥する場合のバイオリスクの懸念があるが、オゾン前処理により薬剤耐性遺伝子を削減でき、オゾン消費量が14±1 mgO3/gTS以上の消費でsul1およびsul2の除去率を向上できるを明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

令和5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

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2024 2023

すべて 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] オゾン可溶化処理による余剰汚泥中の薬剤耐性菌及び薬剤耐性遺伝子の除去効果の評価2024

    • 著者名/発表者名
      方盛鈞、朴耿洙、林東範、西村文武
    • 学会等名
      オゾン協会
  • [学会発表] オゾンを用いた余剰汚泥の可溶化処理による薬剤耐性の除去と嫌気性消化への影響2024

    • 著者名/発表者名
      方盛鈞、朴耿洙、林東範、西村文武
    • 学会等名
      第61回 下水道研究発表会
  • [学会発表] Removal of Antibiotic Resistant Bacteria and Antibiotic Resistance Genes as well as effects on microbial community and anaerobic digestion by ozone-based disintegration of excess sludge2024

    • 著者名/発表者名
      FANG Sheng-Chun, PARK Kyoungsoo, IM Dongbeom, NISHIMURA Fumitake
    • 学会等名
      2024 International Ozone Association-Pan American Group (IOA- PAG) Annual Conference & Expo
    • 国際学会
  • [学会発表] Removal characteristics of antibiotics, antibiotic resistant bacteria (ARB) and antibiotic resistance genes (ARGs) in secondary effluent by Ozone-cathode microbial fuel cell(O-MFC).2023

    • 著者名/発表者名
      FENGLONG FAN, MINGDONG CHANG, JIA MIAO, HARUAKA TAKEUCHI, DONGBEOM IM, FUMITAKE NISHIMURA, OSAMU NISHIMURA
    • 学会等名
      第57回 日本水環境学会年会
  • [学会発表] 活性汚泥の直接オゾン処理による薬剤耐性大腸菌および薬剤耐性遺伝子の 除去効果に関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      方盛鉤、朴耽沫、西村文武
    • 学会等名
      第23回 環境技術学会年次大会

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公開日: 2024-12-25  

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