(57)【要約】【課題】細胞外電子伝達能を有する微生物がカソードに付着することを防止できる微生物付着防止装置、微生物付着防止方法、排水処理装置および排水処理方法を提供する。【解決手段】本発明に係る微生物付着防止装置１００は、被処理水２中に配されるアノード３と、一部が前記被処理水２と接触し、他の一部が空気と接触するカソード４と、前記アノード３および前記カソード４と接続され、前記カソード４の表面にヒドロキシルラジカルを発生させる電圧を印加する電圧制御装置７と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水中に配されるアノードと、
一部が前記被処理水と接触し、他の一部が空気と接触するカソードと、
前記アノードおよび前記カソードと接続され、前記カソードの表面にヒドロキシルラジカルを発生させる電圧を印加する電圧制御装置と、
を有することを特徴とする微生物付着防止装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記電圧が、０．７Ｖであることを特徴とする微生物付着防止装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記電圧を常時または適時印加することを特徴とする微生物付着防止装置。
【請求項４】
被処理水中に配されるアノードと、一部が前記被処理水と接触し、他の一部が空気と接触するカソードと接続された電圧制御装置により、前記カソードの表面にヒドロキシルラジカルを発生させる電圧を印加することを特徴とする微生物付着防止方法。
【請求項５】
被処理水を収容する処理水槽と、
前記処理水槽に収容される前記被処理水中に配されるアノードと、
一部が前記被処理水と接触し、他の一部が空気と接触するカソードと、
前記アノードおよび前記カソードと接続され、前記カソードの表面にヒドロキシルラジカルを発生させる電圧を印加する電圧制御装置と、
を有することを特徴とする排水処理装置。
【請求項６】
被処理水中に配されるアノードと、一部が前記被処理水と接触し、他の一部が空気と接触するカソードと接続された電圧制御装置により、前記カソードの表面にヒドロキシルラジカルを発生させる電圧を印加して前記被処理水の処理を行うことを特徴とする排水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水処理に用いられる微生物付着防止装置、微生物付着防止方法、排水処理装置および排水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微生物の中には細胞外電子伝達能を有するものがある。当該微生物は、液体中の有機物を酸化分解することでエネルギーを獲得しつつ、その過程で電子を生ずる。近年、このような微生物を用い、細胞外電子伝達による酸化還元反応を利用して、微生物から直接電子や電気エネルギーを回収する微生物燃料電池の開発が進められている。微生物燃料電池は、排水中の有機物を処理しながら発電するとともに、微生物増殖に利用されるエネルギーの一部を発電に利用するため、余剰汚泥発生量を低減する効果もある。
【０００３】
微生物燃料電池に関する発明が、例えば、特許文献１に記載されている。
特許文献１に記載されている微生物燃料電池は、排水処理を行う水槽にアノード（負電極）とカソード（正電極）とを有し、アノードは水槽中に、カソードは片面を水中に、その反対面を空気に接触させ、これらを外部回路で結んでいる。この微生物燃料電池は、アノードに細胞外電子伝達能を有する微生物が保持されており、排水中の有機物を利用して代謝し、電子およびプロトンを産生する。プロトンは、アノードとカソードの濃度勾配に基づく拡散作用により、カソードへと移動する。カソードに移動してきた電子とプロトン、およびカソード中に存在する空気中の酸素が結合し、水へと変化する。これらの反応が起こることにより、アノードとカソードで電子の移動が行われ、発電が可能となる。
【０００４】
しかし、微生物燃料電池が適用される排水処理装置において、前記微生物は流入する排水や汚泥、排水処理に使用する活性汚泥などに存在する。また、アノードに付着した、または付着させた前記微生物が剥離することもある。これらが要因で前記微生物がカソードに付着することがある。この場合、カソードにおいてもアノードと同様に、前記微生物が有機物を分解する過程で生ずる電子を集電することになる。従って、前記微生物が有機物を分解する過程で生じる電子はアノードとカソードの両極に同様に集められることになってアノードとカソードの電位差がなくなる。その結果、外部回路に電力として取り出すことが難しくなる。また、電力が外部回路で消費されない状態になると、前記微生物が生み出した電気的なポテンシャルは、処理水槽の内部で消費せざるを得なくなって、余剰汚泥発生量低減割合が低下し、余剰汚泥発生量が低減し難くなることが考えられる。このことから、カソードに前記微生物が付着しないことが排水処理性能を維持するために重要となる。
【０００５】
これを解決するため、カソードに前記微生物が付着して発電量が低下するごとに、前記微生物が付着したカソードを処理水槽から引き抜き、物理的や化学的に剥離、洗浄するか、または交換することが考えられる。しかし、排水処理装置で使用している電極を引き抜く作業は容易でなく、その際に本来の排水処理が滞ってしまうなど、現実的ではない。
【０００６】
このような状況下、非特許文献１には、合成抗菌剤を用いてカソードでの微生物増殖を阻害させ、発電性能の安定化をさせる旨記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−１０９２８８号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Weifeng Liu, Shaoan Cheng, Dan Sun, Haobin Huang, Jie Chen, Kefa Cen、「Inhibition of microbial growth on air cathodes of single chamber microbial fuel cells by incorporating enrofloxacin into the catalyst layer」、Biosensors and Bioelectronics、Elsevier B. V.、15 October 2015、Volume 72、p.44-50
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、非特許文献１に記載されている如く合成抗菌剤を安易に屋外で使用すると耐性菌を発生させて、排水処理が担っている公衆衛生機能を損なう危険性がある。そのため、合成抗菌剤を用いずに細胞外電子伝達能を有する微生物がカソードに付着することを防止できる技術の開発が望まれている。
【００１０】
本発明は前記状況に鑑みてなされたものであり、細胞外電子伝達能を有する微生物がカソードに付着することを防止できる微生物付着防止装置、微生物付着防止方法、排水処理装置および排水処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決した本発明は、以下の構成を有する。
本発明に係る微生物付着防止装置は、被処理水中に配されるアノードと、一部が前記被処理水と接触し、他の一部が空気と接触するカソードと、前記アノードおよび前記カソードと接続され、前記カソードの表面にヒドロキシルラジカルを発生させる電圧を印加する電圧制御装置と、を有する。
【００１２】
本発明に係る微生物付着防止方法は、被処理水中に配されるアノードと、一部が前記被処理水と接触し、他の一部が空気と接触するカソードと接続された電圧制御装置により、前記カソードの表面にヒドロキシルラジカルを発生させる電圧を印加する。
【００１３】
本発明に係る排水処理装置は、被処理水を収容する処理水槽と、前記処理水槽に収容される前記被処理水中に配されるアノードと、一部が前記被処理水と接触し、他の一部が空気と接触するカソードと、前記アノードおよび前記カソードと接続され、前記カソードの表面にヒドロキシルラジカルを発生させる電圧を印加する電圧制御装置と、を有する。
【００１４】
本発明に係る排水処理方法は、被処理水中に配されるアノードと、一部が前記被処理水と接触し、他の一部が空気と接触するカソードと接続された電圧制御装置により、前記カソードの表面にヒドロキシルラジカルを発生させる電圧を印加して前記被処理水の処理を行う。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る微生物付着防止装置、微生物付着防止方法、排水処理装置および排水処理方法は、細胞外電子伝達能を有する微生物がカソードに付着することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る微生物付着防止装置を有する排水処理装置の構成を説明する概略構成図である。
【図２】他の実施形態に係る微生物付着防止装置を有する排水処理装置の構成を説明する概略構成図である。
【図３】実施例と比較例における発電出力比を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る微生物付着防止装置、微生物付着防止方法、排水処理装置および排水処理方法の一実施形態について詳細に説明する。
本実施形態に係る微生物付着防止装置、微生物付着防止方法、排水処理装置および排水処理方法は、排水処理に用いられる。
なお、処理対象となる排水（被処理水）としては、例えば、汚水、厨房排水、雑排水、特殊排水、雨水などが挙げられる。なお、本明細書において、「汚水」とは、便所等から排出される、屎尿を含む排水をいう。「厨房排水」とは、大規模な厨房設備から排出された排水をいう。「雑排水」とは、風呂や洗濯機などの比較的汚染物濃度の低い排水をいう。「特殊排水」とは、工場、病院、研究所などから排出された排水をいう。「雨水」とは、降雨や湧水によるものをいう。これらの排水には、濃度の高低はあるが、いずれも有機物が含まれている。なお、排水の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）は、約５０〜１００００ｍｇ／Ｌであるのが好ましい。ＣＯＤがこの範囲にあれば、一般的な生物学的処理を行うことができる。
【００１８】
（微生物付着防止方法、排水処理方法）
本実施形態に係る微生物付着防止方法は、被処理水中に配されるアノードと、一部が被処理水と接触し、他の一部が空気と接触するカソードと接続された電圧制御装置により、カソードの表面にヒドロキシルラジカル（・ＯＨ）を発生させる電圧を印加する、というものである。
【００１９】
また、本実施形態に係る排水処理方法は、被処理水中に配されるアノードと、一部が被処理水と接触し、他の一部が空気と接触するカソードと接続された電圧制御装置により、カソードの表面にヒドロキシルラジカルを発生させる電圧を印加して被処理水の処理を行う、というものである。
【００２０】
本実施形態に係る微生物付着防止方法は、後記する微生物付着防止装置により好適に実施される。また、本実施形態に係る排水処理方法は、後記する排水処理装置により好適に実施される。すなわち、微生物付着防止方法における用語の定義、装置の構成などは、微生物付着防止装置と同義であり、排水処理方法における用語の定義、装置の構成などは、排水処理装置と同義である。
以下、本実施形態に係る微生物付着防止装置を説明することにより本実施形態に係る微生物付着防止方法の説明に代える。また、本実施形態に係る排水処理装置を説明することにより本実施形態に係る排水処理方法の説明に代える。
なお、微生物付着防止装置および排水処理装置は、細胞外電子伝達能を有する微生物を含む被処理水を備えることで微生物燃料電池を構成する。
【００２１】
（微生物付着防止装置）
図１は、本実施形態に係る微生物付着防止装置１００を有する排水処理装置３００の構成を説明する概略構成図である。
図１に示すように、本実施形態に係る微生物付着防止装置１００は、アノード３と、カソード４と、電圧制御装置７と、を有する構成となっている。なお、図１に示す例では、電圧制御装置７は、外部回路６や参照電極８と接続されている。
【００２２】
アノード３は、図１に示すように、処理水槽１の中、具体的には、被処理水２中に配される。このアノード３の表面や周囲には細胞外電子伝達能を有する微生物５（以下、単に「微生物５」と呼ぶこともある）が存在する。アノード３としては、例えば、カーボンフェルトなどの炭素繊維や、Ｔｉ、Ｔｉ合金、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｆｅ、Ｆｅ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金などの導電性金属などが用いられる。アノード３は、微生物燃料電池として電気を取り出すことができればよく、アノード３の形状や大きさなどは特に限定されない。なお、アノード３は図示しないバッテリーや送電網（電力系統）などと接続することができ、これらに電気を供給することができる。
【００２３】
「細胞外電子伝達能」とは、電子伝達体を酸化還元する一連の流れによって、生命活動に必要なエネルギーを獲得するとともに、発生した電子を細胞膜に存在する電子伝達体に伝達する能力をいう。
微生物５は、被処理水２中にもともと含まれているものをそのまま用いることができる。すなわち、被処理水２中にもともと含まれているものが処理中に増殖し、これがアノード３の表面に付着したり、アノード３の周囲に存在するようになったりしたものを用いることができる。なお、微生物５は、予め培養したものを用いることもできる。
【００２４】
細胞外電子伝達能を有する微生物５として具体的には、シェワネラ（Shewanella）属に属するもの、ジオバクター（Geobacter）属に属するもの、シュードモナス（Pseudomonas）属に属するもの、およびロドフェラックス（Rhodoferax）属に属するものなどが挙げられる。
【００２５】
シェワネラ属に属する微生物の具体例としては、シェワネラ・ロイヒカ（S. loihica）、シェワネラ・オネイデンシス（S. oneidensis）、シェワネラ・プトレファシエンス（S. putrefaciens）、シェワネラ・アルガ（S. algae）などが挙げられる。
ジオバクター属に属する微生物の具体例としては、ジオバクター・サルフレドゥセンス（G. sulfurreducens）、ジオバクター・メタリレドゥセンス（G. metallireducens）などが挙げられる。
シュードモナス属に属する微生物の具体例としては、シュードモナス・エアルギノーザ（P. aeruginosa）が挙げられる。
ロドフェラックス属に属する微生物の具体例としては、ロドフェラックス・フェリレドゥセンス（R. ferrireducens）が挙げられる。
なお、本実施形態における細胞外電子伝達能を有する微生物５は、野生型および変異型を問わない。前記微生物５は、アノード３に電子を伝達できるものであれば、前記したものに限定されることなく、どのようなものも用いることができる。
【００２６】
カソード４は、カソード４に移動してきた電子とプロトン、およびカソード４中に存在する空気中の酸素を結合させて水を合成する化学反応を行う。そのため、カソード４は、酸素透過性のあるものを用いる。このようなカソード４としては、例えば、炭素繊維、活性炭、グラファイト、カーボンブラック、カーボンナノチューブなどの炭素系材料を用いることができる。炭素系材料は、Ｐｔ、Ｐｔ合金、Ａｕ、Ａｕ合金などの導電性金属の粒子（触媒）が塗工されたものであると、前記した化学反応が促進されるので好ましい。
【００２７】
本実施形態の場合、カソード４は、一部が被処理水２と接触し、他の一部が空気と接触している。好適には、図１に示すように、カソード４は、処理水槽１の壁部に、一方の面を処理水槽１の内側に露出させ、他方の面を処理水槽１の外側に露出させて設けられている。このようにすると、カソード４の一方の面で前記した水を合成する化学反応を行いつつ、他方の面から空気を取り込むことができる。
【００２８】
電圧制御装置７は、外部回路６や外部電源（図示せず）を有している。電圧制御装置７は、アノード３およびカソード４と接続され、カソード４の表面にヒドロキシルラジカルを発生させる電圧を印加する。ヒドロキシルラジカルは、活性酸素種の一種であり、不対電子を持つので、フリーラジカルとも呼ばれている。ヒドロキシルラジカルは、活性酸素種の中でも非常に反応性が高く、タンパク質や脂質、糖質、核酸などの生体成分を酸化する。そのため、ヒドロキシルラジカルと接触した微生物５は細胞壁や細胞膜などが変性したり、核酸が損傷したりするため、活動が阻害され、または殺菌される。従って、細胞外電子伝達能を有する微生物５がカソード４に付着するのを防止できる。
【００２９】
つまり、本実施形態では、アノード３表面で生育する微生物５の電子産生能力を有効活用し、さらに、電圧制御装置７を用いてヒドロキシルラジカルの発生反応を制御する。
【００３０】
一般的な微生物燃料電池のカソード反応では、アノード４から供給された４つの電子と、酸素１分子とを反応させ、４つの水酸化物イオンを作る。そして、最終的にプロトンと反応して水へと中和する（４電子還元反応、下記反応式（１）参照）。
Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−  →  ２Ｈ２Ｏ      ……（１）
【００３１】
一方、本実施形態では、下記反応式（２）、（３）に示すように、カソード４の表面で３電子還元反応を行い、酸化・殺菌力のあるヒドロキシルラジカルを発生させる。そして、発生させたヒドロキシルラジカルにより、カソード４の表面に微生物５が付着しないように抑制または防止し、さらには付着した微生物５の活動を阻害または殺菌する。なお、ヒドロキシルラジカルは、不対電子を持っており、一般的に不安定であることから、カソード４の表面に付着した有機性異物と反応して速やかに消費されるため、残留性はない。そのため、抗菌剤のような耐性菌誘発の心配もない。さらに、ヒドロキシルラジカルと反応した有機性異物は親水化するとともに、分子鎖が切断されて低分子化して溶解除去される。それらの結果として、余剰汚泥発生量を低減する効果が得られる。
Ｏ２−＋２Ｈ＋＋２ｅ−  →  Ｈ２Ｏ２      ……（２）（２電子還元反応）
Ｈ２Ｏ２＋ｅ−  →  ＯＨ−＋・ＯＨ        ……（３）（３電子還元反応）
【００３２】
なお、本実施形態においては、反応式（２）、（３）による化学反応が得られればよく、反応式（１）が同時に進行するものであってもよい。電圧制御装置７で印加する電圧は、用いるカソード４の材料やこれに用いられる触媒の有無、触媒の種類など、カソード４の構成によって異なる。従って、事前に実験等を行い、酸素分子を電気化学的に還元した場合の特性を計測して、反応式（２）、（３）を進行させ、ヒドロキシルラジカルを発生させる電位を計測し、それを所望のカソード電極電位となるように設定するのが好ましい。なお、一例を挙げて説明すると、Ｐｔ系触媒を塗工した炭素系材料を用いた場合、電圧制御装置７で印加する電圧は、例えば、０．１〜２．６Ｖとするのが好ましく、０．７Ｖとするのがより好ましい。このようなカソード４に対して前記電圧値で電圧を印加すると、３電子還元反応を行うことができる。このように、本実施形態では、電圧制御装置７を用いて外部電圧を印加することで還元反応を制御する。すなわち、カソード４に印加する電圧がヒドロキシルラジカルを発生させる３電子還元反応を引き起こすために必要な電圧（約０．７Ｖ  ｖｓ  ＳＨＥ）となるように外部から制御する。なお、ＳＨＥは、Standard Hydrogen Electrode（標準水素電極）の略である。
【００３３】
前記した電圧は、排水処理を行っているあいだ、常時または適時印加することができる。前記した電圧を常時印加する場合、常に微生物５がカソード４に付着することを防止できる。また、前記した電圧を適時印加する場合、微生物５のカソード４への付着量が増えたら、前記した電圧を印加して微生物５を殺菌等し、微生物５がカソード４に付着することを防止できる。この場合、電圧制御装置７による消費電力量を抑制することができる。なお、本実施形態では、アノード３での微生物５の活性が低いときにカソード４の電極電位の調節を行うようにしてもよい。このようにすると、被処理水２中の酸素濃度を低減させて被処理水２を嫌気的に保つことができ、微生物５の活性を高めることができる。
【００３４】
微生物５のカソード４への付着量の多寡は、微生物燃料電池によって得られる発電量を測定することで把握することができる。すなわち、微生物５のカソード４への付着量が少ないと発電量は多くなり、微生物５のカソード４への付着量が多いと発電量は少なくなる。なお、本実施形態における「適時」には、発電量をもとに適宜のタイミングで前記した電圧を印加することはもちろんのこと、一定の時間間隔で一定時間前記した電圧を印加することも含まれる。カソード４の電圧の制御を適時行う場合、プログラム等で電圧制御装置７を作動させることで実施可能であるが、手動操作で任意に実施することも可能である。
【００３５】
また、図１に示すように、電圧制御装置７は、Ｖｃ測定外部回路９を備えているのが好ましい。Ｖｃ測定外部回路９は、被処理水２中に配される参照電極８およびカソード４と接続されており、これらを結ぶ回路上の任意の箇所にＶｃ制御外部回路１０を有している。Ｖｃ制御外部回路１０は、電圧制御装置７と接続されている。Ｖｃ制御外部回路１０は、参照電極８およびＶｃ測定外部回路９で測定されたカソード電極電位Ｖｃに応じて電圧制御装置７をフィードバック制御する。つまり、電圧制御装置７は、Ｖｃ制御外部回路１０を備えることにより、カソード４の電位を正確に把握することができ、外部回路６の負荷を任意に調節できるので、前記した３電子還元反応を行うことが可能となる。
なお、フィードバック制御は、例えば、参照電極８等により測定されたカソード４の電圧値が、予め設定された設定値よりも低ければ、抵抗値を上げて（電流値を下げて）電圧値を上げ、設定値よりも高ければ抵抗値を下げて（電流値を上げて）電圧値を下げることが挙げられる。
【００３６】
参照電極８と、フィードバック制御を行うＶｃ測定外部回路９と、Ｖｃ制御外部回路１０とを有する電圧制御装置７として、例えば、電気化学反応制御用として市販されているポテンショスタットを好適に用いることができる。なお、ポテンショスタットを用いない場合は、図１に示す如く外部回路６、Ｖｃ測定外部回路９、およびＶｃ制御外部回路１０を組み合わせることで同様の装置を構成することができる。
【００３７】
このような構成の微生物付着防止装置１００は、外部回路６に接続されている電圧制御装置７を用いて外部回路６の両端、すなわちアノード３およびカソード４にかかる電圧を制御する操作を常時または適時（定期的に）実施することによって、間接的に、カソード電極電位Ｖｃが一定の値となる状態を維持する。この状態で、アノード３に付着する微生物５が処理水槽１に供給された被処理水２中の有機物を代謝する。有機物を代謝する過程で産出した電子は、外部回路６を経由してカソード４へ到達し、上述した原理で微生物燃料電池の回路が成立する。
【００３８】
このとき、従来の微生物燃料電池では前記反応式（１）が進行するが、本実施形態では、外部回路６に設置された電圧制御装置７を用いてカソード４に印加される電圧を調整するため、前記反応式（２）、（３）が進行し、カソード４の表面や周囲にヒドロキシルラジカルが発生する。発生したヒドロキシルラジカルによって、微生物５の活動が阻害され、または殺菌されるため、当該微生物５がカソード４に付着するのを防止できる。
また、このようにして発生したヒドロキシルラジカルは、前記したように、カソード４の表面に付着した有機性異物と反応して溶解除去させる。そのため、被処理水２とカソード４との間や、アノード３とカソード４との間の抵抗を低減させる。これにより、アノード３での微生物５による有機物処理の際に発生する余剰電子を効率的に消費できるようになり、微生物５の活動レベルおよびその他の付随する性能を高く、安定的に維持することができる。
【００３９】
（排水処理装置）
次に、図１を参照して本実施形態に係る排水処理装置について説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る排水処理装置３００は、前記した本実施形態に係る微生物付着防止装置１００を有したものである。すなわち、この排水処理装置３００は、処理水槽１に、微生物付着防止装置１００の構成要素であるアノード３と、カソード４と、電圧制御装置７と、を有したものである。
【００４０】
処理水槽１は、排水処理に用いられている一般的なものを用いることができるが、前記したように、壁部の少なくとも一部にカソード４が設けられているのが好ましい。なお、アノード３、カソード４、および電圧制御装置７は前記と同様であるので詳細な説明を省略する。
【００４１】
処理水槽１への被処理水２の供給は、図示しないポンプなどを使用して連続的に行ってもよく、回分的に行ってもよい。処理水槽１の水量は、アノード３が被処理水２に浸っている状況とするのが好ましい。なお、処理水槽１で処理された処理水は、図示しない排出口から処理水槽１外に排出される。
【００４２】
（他の実施形態）
本実施形態に係る微生物付着防止装置は、新造する排水処理装置に適用できるだけでなく、既存の排水処理装置を改修したり、後付けしたりすることもできる。
本実施形態に係る微生物付着防止装置を排水処理装置に後付けする場合、例えば、図２に示すように、処理水槽の壁部に前記したカソードを設ける替わりに、カソード４を備えた空気槽４１を処理水２中に設けることが挙げられる。なお、図２は、他の実施形態に係る微生物付着防止装置２００を有する排水処理装置４００の構成を説明する概略構成図である。
【００４３】
空気槽４１は、壁部の一部または全部に、一方の面が被処理水２と接触し、他方の面が空気と接触するようにカソード４が設けられている。図２に示す空気槽４１の上部は開口しており、内側４２はこの開口から空気の入出を自由に行えるようになっている。従って、微生物付着防止装置２００のカソード４は、一方の面で前記した化学反応を行いつつ、他方の面から空気を取り込むことができ、前記反応式（２）、（３）を進行させることができる。そのため、この微生物付着防止装置２００も微生物５がカソード４に付着することを防止できる。なお、空気槽４１は、内側４２に空気を送り込む送風ファンや内側４２の空気を排出する排気ファン（いずれも図示せず）が設けられていると、内側４２に十分な酸素を供給できるので好ましい。
【実施例】
【００４４】
次に、本発明の効果を確認した確認実験について説明する。
水槽容積２５Ｌの処理水槽にアノード、カソード、参照電極、およびこれらを接続する３つの外部回路を設置した。アノードは、カーボンフェルトを使用し、カソードは、Ｐｔ系触媒が塗工された炭素系材料を使用した。
第１の外部回路は、カソードと参照電極の間に設け、その両者の間の電位差（カソード電極電位Ｖｃ）を計測するための高インピーダンス回路である。
第２の外部回路は、アノードとカソードとを接続してアノードで発生した余剰電子をカソードで消費させるための回路である。
また、第１の外部回路で計測されたカソード電極電位Ｖｃの値を参照し、そのＶｃ値が所望の値となるように、第２の外部回路の両端にかかる電圧を制御する電圧制御装置を含む第３の外部回路（オペアンプを使ったフィードバック制御回路）も設置した。
なお、本実施例では、第１、第２、第３の外部回路を複合してなるユニットとしてポテンショスタットを用いた。
有機物含有排水として公共下水を使用し、有機物濃度はＣＯＤで５０〜１００ｍｇ／Ｌであった。
【００４５】
本実施例で使用したカソードのヒドロキシルラジカル発生電位が０．７Ｖであるので、所望のカソード電極電位Ｖｃを０．７Ｖとし、カソード電極電位Ｖｃが０．７Ｖとなるようにポテンショスタットを設定して運転した。
【００４６】
その結果、第３の外部回路の機能を使用して、カソード電極電位Ｖｃが０．７Ｖとなるように制御しながら運転を続けた結果、カソード表面への異物の付着は発生しないことが確認された（実施例）。
一方、第３の外部回路の機能を停止して、カソード電極電位Ｖｃのフィードバック制御を停止すると、カソード表面に顕著に異物が付着することが確認された（比較例）。なお、当該異物には細胞外電子伝達を有する微生物が含まれていた。
【００４７】
また、カソード表面への異物の付着が生じなかった影響は微生物燃料電池としての出力にも現れた。具体的には、アノードとカソードとを接続してなる第２の外部回路に外部出力として取り出された発電出力は、第３の外部回路の機能を使用しながら運転した場合（実施例）と第３の外部回路を使用せずに運転した場合（比較例）とで大きく異なっていた。その結果を図３に示す。なお、図３は、実施例と比較例における発電出力比を示すグラフである。図３に示すように、実施例の発電出力は、比較例と比較して５倍以上増大する結果となった。
【００４８】
以上、本発明に係る微生物付着防止装置、微生物付着防止方法、排水処理装置および排水処理方法について実施形態および実施例により詳細に説明したが、本発明は前記した実施形態および実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態および実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態や実施例の構成の一部を他の実施形態や実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態や実施例の構成に他の実施形態や実施例の構成を加えることも可能である。また、それぞれの実施形態や実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１      処理水槽
２      被処理水（排水）
３      アノード
４      カソード
５      微生物（細胞外電子伝達能を有する微生物）
６      外部回路
７      電圧制御装置
８      参照電極
９      Ｖｃ測定外部回路
１０    Ｖｃ制御外部回路
１００、２００  微生物付着防止装置
３００、４００  排水処理装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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