(57)【要約】【課題】  溶解性有機物含有液を膜分離活性汚泥法にて膜透水性不良や発泡、スカムの発生、粘性増加などを防ぎつつ処理する方法および装置を提供する。【解決手段】  膜分離活性汚泥法により溶解性有機物含有液を処理する際に、溶解性有機物含有液と活性汚泥との混合液中に存在するフレクトバシラス（Flectobacillus）系統群細菌の状態をモニタリングして処理条件を制御する。【選択図】  図１
2004306026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜分離活性汚泥法により溶解性有機物含有液を処理する際に、溶解性有機物含有液と活性汚泥との混合液中に存在するフレクトバシラス（Flectobacillus）系統群細菌の状態をモニタリングしながら処理を行うことを特徴とする溶解性有機物含有液の処理方法。
【請求項２】
膜分離活性汚泥法により溶解性有機物含有液を処理する際に、溶解性有機物含有液と活性汚泥との混合液中に存在するフレクトバシラス系統群細菌の状態をモニタリングして処理条件を制御することを特徴とする溶解性有機物含有液の処理方法。
【請求項３】
フレクトバシラス系統群細菌の状態を、フレクトバシラス系統群細菌の遺伝情報に基づいてモニタリングする、請求項１または２に記載の溶解性有機物含有液の処理方法。
【請求項４】
フレクトバシラス系統群細菌の状態を、フレクトバシラス系統群細菌のRNA転写特性、蛋白質翻訳特性および生成物質特性の少なくとも１つに基づいてモニタリングする、請求項１〜３のいずれかに記載の溶解性有機物含有液の処理方法。
【請求項５】
フレクトバシラス系統群細菌の状態を、フレクトバシラス系統群細菌の形態学的特徴に基づいてモニタリングする、請求項１〜４のいずれかに記載の溶解性有機物含有液の処理方法。
【請求項６】
溶解性有機物含有液を活性汚泥により処理する生物反応槽と、溶解性有機物含有液と活性汚泥との混合液を固液分離する分離膜と、溶解性有機物含有液と活性汚泥との混合液中のフレクトバシラス系統群細菌の状態をモニタリングするモニタリング手段とを備えている溶解性有機物含有液の処理装置。
【請求項７】
モニタリング手段は、フレクトバシラス系統群細菌の状態を、フレクトバシラス系統群細菌の遺伝情報、RNA転写特性、蛋白質翻訳特性、生成物質特性および形態学的特徴の少なくとも１つに基づいてモニタリングするものである、請求項６に記載の溶解性有機物含有液の処理装置。
【請求項８】
モニタリング手段は処理条件の制御手段を備えている、請求項６または７に記載の溶解性有機物含有液の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品工場などから排出される産業廃水や生活排水など、溶解性有機物を含有する液体を膜分離活性汚泥法により処理するにあたって好適に採用することができる溶解性有機物含有液の処理方法および処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃水などの溶解性有機物含有液の処理に適用される膜分離活性汚泥法においては、その処理安定性を損なう様々な現象が知られている。例えば、膜の目詰まりによる膜透水性不良や激しい発泡、スカムの発生、さらには粘性増加に伴う曝気効率の悪化や汚泥流動性減少・気泡の抱き込みによる不具合などが挙げられる。
【０００３】
一方、活性汚泥法をはじめとする溶解性有機物含有液の生物学的処理においては、不安定性を予測・把握する様々な方法が提案されており、例えば溶存酸素や酸化還元電位、ｐＨ変動などをモニタリングする方法が知られている。特に近年では、有用な微生物の生育をモニタリングしその制御の一助にすることを目的とした技術が提案されている（特許文献１）。また、同様に、トラブル原因微生物の生育をモニタリングする技術も提案されており、例えば活性汚泥法における沈降性不良現象（糸状性バルキング）の原因の一つとされる糸状性細菌（「アイケルブームタイプ021N（Eikelboom Type021N）」細菌など）をモニタリングする方法が提案されている（特許文献２）。
【０００４】
しかし、こうした従来の方法は溶解性有機物含有液の全ての生物学的処理方法に適用できるものではなく、特に膜分離活性汚泥法においては適切でない場合が多い。これは、特許文献２に記載の方法も含め、一般に活性汚泥法はその処理方法ゆえ、汚泥の比重低下や圧密性低下などの沈降性不良対策を重視しなければならず、その対策として各種方法が開発されてきたのに対し、膜分離活性汚泥法では活性汚泥法とは異なり前述の膜透水性不良や発泡、スカムの発生、粘性増加など別の要素が大きな問題となるからである。それにも拘わらず、膜分離活性汚泥法に適切な不安定性予測・把握方法やその制御方法は十分に確立されていない。特許文献３および特許文献４には、汚泥混合液の粘性測定結果をもとに運転制御を行う方法が示されているが、これでは、粘性が上昇してから運転条件を制御する、すなわち、実際に膜透水性に影響を与えるようになってから対処することになり、後追いの対処で十分な方法とは言えない。そのため、膜分離活性汚泥法において早い段階でトラブルを予測・検知し対策を講ずることができる手段を開発することは急務である。
【特許文献１】特開2001-128678号公報
【特許文献２】特開2002-119300号公報
【特許文献３】特開平7-75782号公報
【特許文献４】特開平9-75938号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、従来技術における上記問題点を受けてなされたものであって、その目的は、溶解性有機物含有液を膜分離活性汚泥法にて膜透水性不良や発泡、スカムの発生、粘性増加などを防ぎつつ処理する方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。すなわち、
（１）膜分離活性汚泥法により溶解性有機物含有液を処理する際に、溶解性有機物含有液と活性汚泥との混合液中に存在するフレクトバシラス（Flectobacillus）系統群細菌の状態をモニタリングしながら処理を行うことを特徴とする溶解性有機物含有液の処理方法。
（２）膜分離活性汚泥法により溶解性有機物含有液を処理する際に、溶解性有機物含有液と活性汚泥との混合液中に存在するフレクトバシラス系統群細菌の状態をモニタリングして処理条件を制御することを特徴とする溶解性有機物含有液の処理方法。
（３）フレクトバシラス系統群細菌の状態を、フレクトバシラス系統群細菌の遺伝情報に基づいてモニタリングする、上記（１）または（２）に記載の溶解性有機物含有液の処理方法。
（４）フレクトバシラス系統群細菌の状態を、フレクトバシラス系統群細菌のRNA転写特性、蛋白質翻訳特性および生成物質特性の少なくとも１つに基づいてモニタリングする、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の溶解性有機物含有液の処理方法。
（５）フレクトバシラス系統群細菌の状態を、フレクトバシラス系統群細菌の形態学的特徴に基づいてモニタリングする、上記（１）〜（４）のいずれかに記載の溶解性有機物含有液の処理方法。
（６）溶解性有機物含有液を活性汚泥により処理する生物反応槽と、溶解性有機物含有液と活性汚泥との混合液を固液分離する分離膜と、溶解性有機物含有液と活性汚泥との混合液中のフレクトバシラス系統群細菌の状態をモニタリングするモニタリング手段とを備えている溶解性有機物含有液の処理装置。
（７）モニタリング手段は、フレクトバシラス系統群細菌の状態を、フレクトバシラス系統群細菌の遺伝情報、RNA転写特性、蛋白質翻訳特性、生成物質特性および形態学的特徴の少なくとも１つに基づいてモニタリングするものである、上記（６）に記載の溶解性有機物含有液の処理装置。
（８）モニタリング手段は処理条件の制御手段を備えている、上記（６）または（７）に記載の溶解性有機物含有液の処理装置。
【０００７】
ここで、本発明において、膜分離活性汚泥法とは、活性汚泥などの微生物により廃水中の有機物や窒素・リンなどの汚濁物質の除去を行い、清澄な処理液を得るにあたって膜分離を用いる方法のことをいう。膜分離方式は、浸漬膜方式、外部膜分離方式など特に問わない。
【０００８】
また、本発明において、フレクトバシラス（Flectobacillus）系統群細菌とは、原核生物の系統分類学指標として多く用いられている16S リボソームRNA遺伝子が配列番号１記載の塩基配列に対して相同率88%以上の細菌を指し、培養の可否を問わない。フレクトバシラス系統群細菌に含まれる細菌には、例えばフレクトバシラス属細菌が含まれ、フレクトバシラス・メイジャー（Flectobacillus major）やフレクトバシラス・スピランケイ（Flectobacillus speluncae）、Flectobacillus sp. EP293、Flectobacillus sp. str. MWH38などが挙げられる。当然、分類されておらずフレクトバシラス属に属するとされていない細菌であっても、前述の条件に合致していれば、その近縁性からフレクトバシラス系統群細菌とする。
【０００９】
そして、フレクトバシラス系統群細菌の状態とは、フレクトバシラス系統群細菌の存在数や濃度、優占性、特性などを指す。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、膜分離活性汚泥法により溶解性有機物含有液を処理する際に、溶解性有機物含有液と活性汚泥との混合液中に存在するフレクトバシラス（Flectobacillus）系統群細菌の状態をモニタリングしながら処理するので、その結果に応じて処理条件を制御することができる。そのため、、早い段階で粘性増加、膜の目詰まりなどを予測、検知して対策を講じることができ、膜透水性不良や発泡・スカムの発生など処理安定性を損なう様々な現象の発生を未然に防止することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を詳細かつ具体的に説明する。
【００１２】
本発明においては、廃水などの溶解性有機物含有液が例えば図１に示す処理装置にて処理され、最終的に得られる清澄液は、河川等にそのまま放流することができる程度にまで溶解性有機物が分解処理されている。
【００１３】
図１に示す処理装置は、微生物を含有する汚泥を収容した生物反応槽１と、その生物反応槽１に原液を供給する原液ポンプ４と、生物処理された処理液を固液分離する膜分離装置２と、固液分離の際に分離液を吸引する吸引ポンプ３と、生物反応槽１内の溶解性有機物含有液と活性汚泥との混合液中のフレクトバシラス系統群細菌の状態をモニタリングするモニタリング手段７とを備えている。膜分離装置２は、生物反応槽１内の処理液に浸漬されており、その膜分離装置２の下方には、酸素を供給し好気処理を進行させるとともに膜面の洗浄を行う、ブロワー６に接続された曝気装置５が設けられている。また、生物反応槽１の下方には、必要に応じて余剰汚泥を引き抜く汚泥引き抜きポンプ１３が設置されている。
【００１４】
生物反応槽１には、微生物を含有する汚泥が収容されており、この微生物が、有機物の分解菌、さらにはそれら微生物の分解菌として作用し、生物処理を行う。従って、生物反応槽１は、汚泥が部分的に偏在することがないように、また、酸素が均一に供給され部分的に嫌気性になることがないように、内表面に角がないものや凹凸がないものが好ましい。この結果、生物反応槽１内では処理液の温度やｐＨが均一になる。
【００１５】
また、汚泥に含有される微生物は、細菌類、酵母およびカビを含む真菌類など、溶解性有機物などの分解に寄与するもので、土壌、堆肥、汚泥など、自然界から集積培養及び馴養によって取得される。またこの馴養液から分解に関与する主要な微生物群を単離して用いることも可能である。
【００１６】
生物反応槽１には、その他、微生物の生育に必要な成分が収容されていなければならない。そのため、例えば窒素、リン、カリウム、ナトリウム、マグネシウムその他の金属塩を、原液中に既に含まれている場合を除き、生物反応槽に添加する。
【００１７】
そして、生物反応槽１に設けられている膜分離装置２としては、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜、逆浸透膜などを用いて形成されたモジュールを用いることができる。経済性の観点からは、ろ過速度が高くコンパクト化が可能で、メンテナンスが容易である精密ろ過膜、限外ろ過膜を用いたモジュールが好ましい。膜の形状は平膜、中空糸膜等のものが用いられる。モジュールの形態も特に限定されないが、本実施態様においては省スペース化のため浸漬型の膜モジュールを使用している。なお、浸漬型の場合は、曝気装置や撹拌装置との組合せ、配置により、ファウリング物質がうまく除去できるような形状であることが好ましい。さらに、膜分離装置２におけるろ過方法としては、クロスフロー方式や全量ろ過方式があるが、クロスフロー方式を採用すれば膜面の汚れを取りながらろ過できる。
【００１８】
また、生物反応槽１内の溶解性有機物含有液と活性汚泥との混合液中のフレクトバシラス系統群細菌の状態をモニタリングするモニタリング手段７としては、フレクトバシラス系統群細菌の遺伝情報、RNA転写特性、蛋白質翻訳特性、発現蛋白質生成物質特性、形態学的特徴などに基づいて、フレクトバシラス系統群細菌の状態をモニタリングするものを用いることができる。
【００１９】
具体的には、遺伝情報に基づいてモニタリングする場合には、蛍光顕微鏡、蛍光イメージスキャナ等の蛍光測定装置、核酸のハイブリダイゼーション検出装置、フローサイトメーター、サーマルサイクラーおよび電気泳動装置などである。また、RNA転写特性、蛋白質翻訳特性、発現蛋白質生成物質特性などの遺伝子発現特性に基づいてモニタリングする場合には、蛍光顕微鏡、フローサイトメーター、電気泳動装置、質量分析装置、画像解析装置、分光光度計、蛍光測定装置、発光量測定装置など、さらに、形態学的特徴に基づいてモニタリングする場合には、顕微鏡や、顕微鏡付属画像記録手段およびその画像解析手段などを用いればよい。
【００２０】
そして、モニタリング手段７には、モニタリング結果に基づいて処理条件を制御する処理条件制御装置８が付加されている。たとえば、処理条件制御装置８は、モニタリング結果に基づく処理条件調整信号９を吸引ポンプ３に発し、時間当たりの膜ろ過水量や吸引圧力を調整したり、膜ろ過運転時間の増減などを行う。また、生物反応槽１の雰囲気をコントロールする処理条件調整信号１０を発し、ｐＨや温度、曝気量、攪拌条件の調整を行うこともでき、生物反応槽１に流入する溶解性有機物含有液の詳細条件をコントロールする処理条件調整信号１１を発し、汚泥負荷量調整や溶解性有機物含有液に含まれる汚濁物質の種別調整、抗生物質等薬品や特異的ウィルスの添加、微量元素の添加量調整などを行うこともできる。そして、生物反応槽１における汚泥滞留時間を制御するため処理条件調整信号１２を発し、汚泥引き抜き量を調整することもできる。さらに、これらの調整を通して水滞留時間を調整することもできる。
【００２１】
このように構成された処理装置において、溶解性有機物含有液は次のように処理される。原液ポンプ４によって溶解性有機物含有液は生物反応槽１に供給され、生物反応槽１内の活性汚泥によって溶解性有機物が分解される。このとき、生物反応槽１は、ブロワー６に連結された曝気装置５によって酸素が供給されることによって好気性に保たれる。そして、溶解性有機物含有液と活性汚泥との混合液は膜分離装置２に供され、活性汚泥と清澄な処理液に分離される。
【００２２】
そして、本発明においては、膜分離に供される溶解性有機物含有液と活性汚泥との混合液について、モニタリング手段７でフレクトバシラス系統群細菌の状態をモニタリングするが、このとき処理条件制御装置８によりモニタリング結果に基づく処理条件の調整を行うことが好ましい。
【００２３】
処理条件の調整としては、たとえば生物反応槽１内の汚泥負荷の調整や溶解性有機物含有液に含まれる汚濁物質の種別調整、pH調整、温度調整、曝気量調整、撹拌条件調整、抗生物質等薬品添加、窒素、リン、マグネシウムなどの微量元素添加量調整、汚泥滞留時間・水滞留時間調整、特異的ウィルスの添加、時間当たりの膜ろ過水量や吸引圧力の調整、膜ろ過運転時間の増減、流入負荷変動を調整する調整槽の調節などが挙げられ、これらの方法を試行することを通じて、トラブル発生前のモニタリング状況により近付くように制御する。なお、汚濁物質の種別調整とは、例えば別々の工程で排出された糖廃水と脂質廃水とを混合して生物処理する際に、糖廃水の投入を一時中断もしくは割合を減少させ、脂質廃水の投入割合を一時的に増加させるといった調整のことである。
【００２４】
フレクトバシラス系統群細菌は、普通寒天培地やフレクトバシラス系統群細菌選択培地などによる平板培養法によって増殖させてモニタリングすることもできるが、たとえば次に説明するように、フレクトバシラス系統群細菌の遺伝情報、RNA転写特性、蛋白質翻訳特性、生成物質特性、形態学的特徴などに基づいてその存在数や濃度、優占性、形態、特性の経時的変化などを観察すると、精度が高く、効率的であるので好ましい。
【００２５】
＜モニタリング方法１：遺伝情報／特定遺伝子配列に基づくモニタリング＞
フレクトバシラス系統群細菌の存在数や濃度、優占性を遺伝情報に基づいてモニタリングする方法としては、染色体ゲノム全体のハイブリダイゼーション相同値による方法や、フレクトバシラス系統群細菌に特異的な遺伝子配列に基づく方法があるが、簡単に効率的かつ実質的に確認できるという観点から後者の方法に基づいてモニタリングすることが好ましい。特異的な遺伝子配列対象としては、16SリボソームRNA遺伝子、23SリボソームRNA遺伝子、gyrB遺伝子配列、リボソームRNA遺伝子間スペーサー領域などが挙げられる。また、モニタリングの対象としては、フレクトバシラス系統群細菌の全部であっても一部であってもよく、さらに、フレクトバシラス系統群細菌をモニタリングできるのであればその余の細菌を含んでいてもよい。
【００２６】
フレクトバシラス系統群細菌の優占性をモニタリングする際には、例えば全原核生物や、全細菌、ある分類群の細菌の存在数をできるだけ反映するような測定を同時に行い、それらとの比率で優占性を算出するとよい。
【００２７】
特異的な遺伝子配列をモニタリングする方法としては、公知の手法を用いることができ、例えば遺伝子配列情報の中からフレクトバシラス系統群細菌に特異的な領域を選択し、その遺伝子配列をもつオリゴヌクレオチドもしくはポリヌクレオチドのハイブリダイゼーション効率を利用する方法を用いることができる。具体的には、蛍光物質やラジオアイソトープ、酵素学的レポーター分子、電気活性を持つインターカレーターなどを用いて、ドットハイブリダイゼーション法や、マイクロアレイ法、原位置ハイブリダイゼーション法などを用いることができる。原位置ハイブリダイゼーション法としては、蛍光標識オリゴヌクレオチドもしくは蛍光標識ポリヌクレオチドを用いた蛍光原位置ハイブリダイゼーション法（FISH法）を用いることができる。なお、必要に応じてシグナルを増強してFISH法を実施すればよい。FISH法による検出方法としては、蛍光顕微鏡による方法でもフローサイトメーターを用いた方法でもよい。ドットハイブリダイゼーション法やマイクロアレイ法としては、フレクトバシラス系統群細菌に特異的な遺伝子配列をもつオリゴヌクレオチドもしくはポリヌクレオチドをメンブレンフィルターもしくは基盤状に固定し、これに検出対象の汚泥由来の核酸を蛍光物質などで標識したものをハイブリダイゼーションさせて行う方法などが挙げられる。
【００２８】
フレクトバシラス系統群細菌に特異的な16SリボソームRNA遺伝子配列をもつオリゴヌクレオチドもしくはポリヌクレオチドのハイブリダイゼーション効率を利用する方法としては、配列番号１記載の塩基配列またはこれに相当する塩基配列の一部を有し、フレクトバシラス系統群細菌の核酸と特異的にハイブリダイズし得るDNAもしくはRNAプローブを用いればよい。例えば、DNAプローブ「R-FL615」（Simek K, Pernthaler J, Weinbauer MG, Hornak K, Dolan JR, Nedoma J, Masin M, Amann R. Appl Environ Microbiol. 2001 Jun;67(6):2723-33.）や、配列番号２〜３５に記載の塩基配列またはこれに相当する塩基配列を有するプローブが挙げられる。ただ、当然これらのプローブ以外にも、フレクトバシラス系統群細菌をハイブリダイゼーションによって検出できるよう設計されたものであれば用いることができる。
【００２９】
また、特異的な遺伝子配列をモニタリングする方法としては、フレクトバシラス系統群細菌に特異的な遺伝子配列をもつプライマーDNAを用いたポリメラーゼ連鎖反応法（PCR）を応用して検出・定量する方法もある。こうした方法としては、フレクトバシラス系統群細菌に特異的なプライマーセットを用いて、核酸の増幅をリアルタイムで検出しながら行う定量PCR法などが挙げられる。さらに、汚泥混合液に含まれる微生物のゲノムDNAを抽出し、原核生物一般、細菌一般あるいはさらに範囲の狭い分類系統群に特異的なプライマーセットを用いてPCR増幅を行い、電気泳動によりフレクトバシラス系統群細菌の遺伝子配列を分別しモニタリングすることもできる。この電気泳動法としては変性剤濃度勾配ゲル電気泳動法（DGGE）を用いることができる。
【００３０】
＜モニタリング方法２／形態学的特徴のモニタリング＞
膜分離活性汚泥法におけるトラブル、例えば膜の目詰まりによる膜透水性不良や激しい発泡やスカムの発生、粘性増加に伴う曝気効率の悪化や汚泥流動性減少・気泡の抱き込みによる不具合の要因として、フレクトバシラス系統群細菌は重要な役割を果たしているが、それは、存在量や優占性のみならず形態学的特徴の変化に伴う粘性物質の分泌が重要な要因と考えられる。そこで、粘性物質の分泌と関連するフレクトバシラス系統群細菌の形態変化と発生トラブルとを関連づけてモニタリングすることによって、早い段階でより正確にトラブルを予測・検知し対策を講じることが可能となる。具体的には、トラブルが発生するときには、フレクトバシラス系統群細菌の形態が螺旋状、長桿菌状もしくは繊維状（すなわち長軸方向に伸展した形態）に変化しているため、フレクトバシラス系統群細菌の形態が螺旋状、長桿菌状もしくは繊維状に変化しはじめたときをモニタリングにより検知し、対策を講じる。なお、形態学的特徴のモニタリング方法としては、顕微鏡によるモニタリングや、顕微鏡付属画像記録手段とその画像解析手段による自動モニタリングを行うことができる。その際、フレクトバシラス系統群細菌を標的とした蛍光標識オリゴヌクレオチドもしくは蛍光標識ポリヌクレオチドを用いた蛍光原位置ハイブリダイゼーション法（FISH法）を用いてもよい。
【００３１】
＜モニタリング方法３／遺伝子発現特性＞
さらに、フレクトバシラス系統群細菌のモニタリング方法としては、その遺伝子発現特性を利用することもできる。遺伝子発現特性とは、フレクトバシラス系統群細菌ゲノムからのRNA転写特性、蛋白質翻訳特性および生成物質特性（たとえば発現蛋白質生成物質特性）などをいう。フレクトバシラス系統群細菌は、生育条件によりその性質が大きく変化する。そのため、性質変化を遺伝子発現特性で追跡することは膜分離活性汚泥法の運転安定性において非常に有用であり、遺伝子発現特性と発生トラブルとを関連づけてモニタリングすることによって、早い段階でより正確にトラブルを予測・検知し対策を講じることが可能となる。遺伝子発現特性の対象としては特に限定するものではなく、構成遺伝子、制御遺伝子を問わない。
【００３２】
RNA転写特性の対象としては、メッセンジャーRNAおよびリボソームRNAのいずれであってもよい。そして、これらRNA転写特性をモニタリングする手法としては様々な公知の方法をとることができ、例えば、メッセンジャーRNAの存在量をハイブリダイゼーションにより解析する方法や、画像解析装置を用いたDNAチップによる方法などが挙げられる。また、FISH法を用いることもできる。
【００３３】
また、蛋白質翻訳特性の対象蛋白質としては特に限定されるものではなく、たとえば形態変化誘導蛋白質や細胞外ポリマー生成蛋白質などが挙げられる。蛋白質翻訳特性をモニタリングする方法としても、例えば２次元電気泳動法やウェスタンブロット、質量分析装置など様々な公知の蛋白質分析方法を用いることができる。
【００３４】
さらに、生成物質特性の対象としても特に限定するものではなく、例えば細胞外生成ポリマーや菌体内成分が挙げられる。細胞外生成ポリマーや菌体内成分をモニタリングする方法としては、例えば液体クロマトグラフィー装置やガスクロマトグラフィー装置、質量分析装置、分光光度計、蛍光測定装置、発光量測定装置などを用いた方法があり、抗体抗原反応を活用したイライザ法なども適用できる。
【実施例】
【００３５】
＜実施例１＞
（１）孔径0.1μmのPVDF製精密ろ過平膜をモジュール化した膜分離装置を、有効容積30 Lの生物反応槽に浸漬したものを２系列用意し、BOD 1000 ppmのデキストリン系人工廃水を膜分離活性汚泥法により処理した。なお、生物反応槽における人工廃水の滞留時間は１日とし、膜透水性能、透過水の水質、およびPCR-DGGE法によるフレクトバシラス系統群細菌のモニタリング状態が安定するまで処理を行った。
【００３６】
PCR-DGGE法によるモニタリングは、次のとおり行った。すなわち、生物反応槽内の混合液を0.5 ml程度抽出し遠心分離によって0.2 mlに濃縮したものを試料とし、Ultra Clean Soil DNA Isolation Kit（MO BIO laboratories社製）を用いてゲノムDNAの抽出・精製を行い、次に石井らによって報告された方法（石井ら、Microbes and Environments 15、2000、P59-73）に従って、16S リボソームRNA遺伝子の一部をPCR増幅し変性剤濃度勾配ゲル電気泳動を行った。そして、該混合液より単離したフレクトバシラス系統群細菌およびFlectobacillus major DSMZ 103株と同じ移動度を示したバンドの輝度をモニタリングすることによって、フレクトバシラス系統群細菌の優占性を確認した。なお、モニタリングした該バンドの塩基配列を解読し、国際的な公的塩基配列データベースにて相同性検索を行ったところ、フレクトバシラス系統群細菌であることを確認した。
【００３７】
また、処理が安定したところで生物反応槽内の混合液中に含まれるフレクトバシラス系統群細菌をFISH法およびドットハイブリダイゼーション法でもモニタリングしたが、両方法ではフレクトバシラス系統群細菌が検知されなかった。
【００３８】
なお、FISH法では、DNAプローブ「R-FL615」（Simek K, Pernthaler J, Weinbauer MG, Hornak K, Dolan JR, Nedoma J, Masin M, Amann R. Appl Environ Microbiol. 2001 Jun;67(6):2723-33.）および配列番号１６に示すプローブを用いて、生物反応槽内混合液の４％パラホルムアルデヒド固定サンプルに含まれるフレクトバシラス系統群細菌を検出した。ハイブリダイゼーション条件としては、35%ホルムアミドを含む緩衝液存在下において46℃で行った。
【００３９】
また、ドットハイブリダイゼーション法では、「R-FL615」および配列番号２に示すプローブをメンブレンフィルターに固定し、ローダミンで標識した上記生物反応槽内混合液サンプル由来のRNAのハイブリダイゼーション量を蛍光により測定した。ハイブリダイゼーション条件はFISH法に準じて行った。
（２）その後、生物反応槽に供給するデキストリン系人工廃水のBOD濃度を、６時間毎に交互に750 ppmもしくは1250 ppmにして生物処理を行い、BOD濃度変更後７日後にフレクトバシラス系統群細菌をモニタリングした。その結果、生物処理槽内の混合液の汚泥濃度および粘性は変更前後を通じ一定であり、それぞれ10 g/L、25 mPa・sであったが、PCR-DGGE法によるモニタリングによってはフレクトバシラス系統群細菌の増加を確認することができ、また、FISH法およびメンブレンハイブリダイゼーション法によってもその存在を検知した。
（３）そこで、２系列のうち一方の系列について、生物反応槽に流入するデキストリン系人工廃水のＢＯＤ濃度を再び1000 ppmに戻し（系列A）、他方の系列については、生物反応槽に流入するデキストリン系人工廃水のBOD濃度をそのまま６時間毎に交互に750 ppmもしくは1250 ppmにして生物処理を行った(系列B)。その結果、３日後に系列Bの混合液の粘性が100 mPa・sに増加しＰＶＤＦ膜の原液側と濾過液側との差圧が上昇したのに対し、系列Aの粘性は25 mPa・sのままであり、差圧の上昇も見られなかった。
【００４０】
そして、両系列の生物反応槽内の混合液について、フレクトバシラス系統群細菌をPCR-DGGE法によりモニタリングしたところ、フレクトバシラス系統群細菌は、系列Aでは上記（２）のBOD濃度変動を行う前の水準まで減少していたのに対し、系列Bではさらに増加していた。また、FISH法によりフレクトバシラス系統群細菌をモニタリングしたところ、系列Aではフレクトバシラス系統群細菌が検出されなかった。
（４）このようにフレクトバシラス系統群細菌をモニタリングすることによって、粘性をモニタリングするより早く差圧上昇に見られる膜透水性悪化を予測することができ、適切に対応することで粘性増加や膜透水性不良を未然に防止することが出来た。
【００４１】
＜比較例１＞
実施例１の（１）〜（３）の各工程において、フレクトバシラス系統群細菌ではなく、反応槽中の混合液の４％パラホルムアルデヒド固定サンプルに含まれるアイケルブームタイプ021N(Eikelboom Type 021N)細菌を検出した。なお、検出は、DNAプローブ「AP3」（特許文献２）を用い、FISH法により行った。ハイブリダイゼーション条件としては、35%ホルムアミドを含む緩衝液存在下において46℃で行った。  この結果、蛍光顕微鏡によりEikelboom 021Nの一つAP3株の検出を試みたが、いずれの工程のいずれの生物反応槽においても、Eikelboom Type 021N細菌は検出されず、Eikelboom Type 021N細菌を検出しても粘性増加や膜透水性不良を予測することはできないことがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態を示す処理装置の概略フロー図である。
【符号の説明】
【００４３】
１：生物反応槽
２：膜分離装置
３：吸引ポンプ
４：原液ポンプ
５：曝気装置
６：ブロワー
７：モニタリング手段
８：処理条件制御装置
９〜１２：処理条件調整信号
１３：汚泥引き抜きポンプ
【図１】
2004306026.tif 000003
【配列表】
2004306026000001.app