水は再生不可能な資源であり、社会の持続可能な発展に不可欠な資源です。都市化の進展と工業化の進行に伴い、除去が困難な汚染物質がますます自然環境に流入し、環境に損害を与え、最終的には人間の健康にも影響を及ぼしています。
長年の実践を経て、従来の汚水処理方法では既存の汚染物質の除去ニーズを満たすことが困難であることが明らかになった。したがって、現在、新たな効果的な処理技術の研究開発が主要な課題となっている。
微生物固定化技術は、優れた汚染物質制御効果、優勢細菌の高い濃縮率、高い微生物活性、強力な環境干渉抑制能力、低コスト、そして再利用性といった利点から、国内外の多くの研究者の注目を集めている。技術の発展に伴い、「汚染物質を分解する」ことができる微生物は、下水処理分野で広く利用されるようになった。
下水処理、微生物の「ブラックテクノロジー」が広く期待されている 下水処理、微生物の「ブラックテクノロジー」が広く期待されている
黒く悪臭を放つ水域、工業廃水、生活排水などが自由に流れ出ている…しかし、水域に様々な微生物を投入すれば、停滞した水たまりもすぐに「生き返り」、バランスの取れた生態系を再び形成する。
それ以降、分解者、生産者、消費者が協力し始め、下水中の汚染物質も「他の生物」の餌となり、食物連鎖が形成され、網の目のように張り巡らされた食物連鎖ネットワーク生態系が生まれる。
このシステムでは、水中の有機汚染物質は分解および精製細菌や真菌によって分解されるが、その最終生成物は太陽エネルギーを初期エネルギーとして利用し、食物連鎖の代謝プロセスに参加し、最終的に水生作物、魚、エビ、ムール貝、ガチョウ、アヒルなどの生命産物へと変化し、循環を通じて水域の総合的な生態系バランスを維持し、汚水は浄化される…。これは美しいビジョンではなく、現実の光景である。
水質汚染とは、通常、人為的な原因による水質の悪化、水の利用価値の低下を指し、主な汚染物質は、固形廃棄物、好気性有機物、難分解性有機物、重金属、植物栄養素、酸、アルカリ、石油系物質、その他の化学物質である。
現在、従来の汚水処理技術は、主に重力沈殿、凝集沈殿、浮遊分離、遠心分離、磁気分離などの物理的方法による不溶性汚染物質の分離、および酸塩基中和法、化学沈殿法、酸化還元法、化学的・物理的消毒法による汚染物質の化学変換技術で構成されています。さらに、吸着法、イオン交換法、膜分離法、蒸発法、凍結法などを用いた溶解性汚染物質の物理的・化学的分離技術も、同様に活用されています。
しかしながら、これらの従来の方法のうち、物理的方法は通常、広い面積を必要とし、建設費用、運転費用、エネルギー消費量が多く、管理が複雑で、汚泥の膨化を起こしやすいという欠点があります。設備は高効率かつ低消費という要求を満たせず、単独での使用では効果が顕著ではありません。化学的方法は、運転費用が高く、大量の化学試薬を消費し、二次汚染を起こしやすいという欠点があります。ほとんどの場合、物理的方法と化学的方法を併用することには明らかな欠点があります。
都市部および農村部の下水処理プロセスを、低エネルギー消費、高効率、残留汚泥の削減、最も便利な操作と管理、リンの回収と処理水の再利用の実現など、持続可能な方向に発展させるにはどうすればよいか。また、使用する技術は低エネルギー消費と資源損失の削減を前提として、微生物技術は上記の要件を満たしている。
微生物固定化に用いられる主要な細菌種（https://www.cleanwat.com/bacteria-agent/）も、汚染水中の基質によって異なる。宜興浄水化学有限公司は、好気性細菌剤、嫌気性細菌剤、耐塩性細菌、リン細菌剤、硝化細菌剤、脱窒細菌剤、脱臭剤、アンモニア分解細菌、COD分解細菌、BAF@浄水剤、多機能農薬分解細菌剤、油分除去細菌剤、化学汚泥分解細菌剤、分解細菌、低温耐性細菌、速効性細菌、汚泥分解細菌など、さまざまな標的菌株を開発しました。これらの細菌は、あらゆる種類の廃水生化学システム、養殖プロジェクトなどで幅広く使用されています。
工業廃水、生活排水、化石燃料燃焼による排水では、重金属が最も顕著な「犯人」です。重金属が人体に侵入すると、深刻な害を及ぼします。近年、水中の重金属イオンを除去するための微生物固定化技術も研究のホットスポットとなっています。業界で広く利用されているバイオフィルム法は、固体支持体の表面に付着した微生物によって形成されるバイオフィルムを利用して、廃水中の溶存有機汚染物質を除去する方法です。水質汚染の処理に加えて、微生物は重金属、固体廃棄物、大気汚染の処理においても目覚ましい成果を上げています。
2021年末、我が国の工業情報化部が発表した「第14次五カ年産業グリーン開発計画」では、水消費量の多い産業において、廃水、海水、再生水などの非従来型水の効率的な利用を強化すること、産業廃水の高度処理と再利用の促進、高効率膜分離などのプロセス機器技術の効率的な抽出と分離に重点を置くことが提案されました。
微生物固定化技術は、処理効率が高く、適用範囲が広く、二次汚染がないという利点から、下水処理分野で広く利用されており、良好な処理結果を達成しています。廃水や有機廃水など、幅広い用途で活用されています。
2021年、我が国は下水資源の利用促進、年間下水処理量の増加、産業下水処理への投資増加を目的とした下水処理関連の政策をいくつか打ち出しました。現在、科学技術の成果の転換と国内のいくつかの生物環境管理企業の台頭により、微生物による下水処理建設、農業、運輸、エネルギー、石油化学、環境保護、都市景観、医療、給食などの分野で幅広く利用されています。
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科学技術日報からの抜粋
投稿日時：2022年6月23日