(57)【要約】【課題】  高効率かつ大量処理が可能な微生物の回収方法及び回収装置を提供する。【解決手段】  水中の対象微生物を回収するに当たり、クロスフロー濾過方式の中空糸膜を用いて水中の前記対象微生物を分離、濃縮し、中空糸膜によって分離、濃縮された対象微生物を、分離、濃縮が行われる前の水よりも少ない量の溶液によって逆洗して前記中空糸膜より剥離し、逆洗によって対象微生物が濃縮された逆洗溶液をメンブレンフィルタを用いて前記対象微生物をさらに分離、濃縮、固定化する。【選択図】  図１
2005143379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中の対象微生物を回収する微生物回収方法において、
クロスフロー濾過方式の中空糸膜を用いて水中の前記対象微生物を分離、濃縮するステップと、
前記中空糸膜によって分離、濃縮された前記対象微生物を、分離、濃縮が行われる前の水よりも少ない量の溶液によって逆洗して前記中空糸膜より剥離するステップと、
逆洗によって前記対象微生物が濃縮された逆洗溶液をメンブレンフィルタを用いて前記対象微生物をさらに分離、濃縮、固定化するステップと、
を順次実行することを特徴とする微生物の回収方法。
【請求項２】
水中の対象微生物を回収する微生物回収方法において、
クロスフロー濾過方式の中空糸膜を用いて水中の前記対象微生物を分離、濃縮するステップと、
前記中空糸膜によって分離、濃縮された前記対象微生物を、分離、濃縮が行われる前の水よりも少ない量の溶液によって逆洗して前記中空糸膜より剥離するステップと、
逆洗によって前記対象微生物が濃縮された逆洗溶液をメンブレンフィルタを用いて前記対象微生物をさらに分離、濃縮するステップと、
前記メンブレンフィルタによって分離、濃縮された前記対象微生物を前記逆洗溶液よりも少ない量の溶液により剥離するステップと、
を順次実行することを特徴とする微生物の回収方法。
【請求項３】
前記対象微生物が耐塩素性病原性微生物であることを特徴とする請求項１又は２に記載の微生物の回収方法。
【請求項４】
水中の対象微生物を回収する微生物の回収装置において、
クロスフロー濾過方式の中空糸膜を用いて水中の前記対象微生物を分離、濃縮する手段と、
前記中空糸膜によって分離、濃縮された前記対象微生物を、分離、濃縮が行われる前の水よりも少ない量の溶液によって逆洗して前記中空糸膜より剥離する手段と、
逆洗によって前記対象微生物が濃縮された逆洗溶液をメンブレンフィルタを用いて前記対象微生物をさらに分離、濃縮、固定化する手段と、
を備えたことを特徴とする微生物の回収装置。
【請求項５】
水中の対象微生物を回収する微生物の回収装置において、
クロスフロー濾過方式の中空糸膜を用いて水中の前記対象微生物を分離、濃縮する手段と、
前記中空糸膜によって分離、濃縮された前記対象微生物を、分離、濃縮が行われる前の水よりも少ない量の溶液によって逆洗して前記中空糸膜より剥離する手段と、
逆洗によって前記対象微生物が濃縮された逆洗溶液をメンブレンフィルタを用いて前記対象微生物をさらに分離、濃縮する手段と、
前記メンブレンフィルタによって分離、濃縮された前記対象微生物を前記逆洗溶液よりも少ない量の溶液により剥離する手段と、
を備えたことを特徴とする微生物の回収装置。
【請求項６】
クロスフロー濾過方式の中空糸膜を用いて水中の前記対象微生物を分離、濃縮する手段と、前記中空糸膜によって分離、濃縮された前記対象微生物を、分離、濃縮が行われる前の水よりも少ない量の溶液によって逆洗して前記中空糸膜より剥離する手段と、を複数段備えたことを特徴とする請求項４又は５に記載の微生物の回収装置。
【請求項７】
前記対象微生物が耐塩素性病原性微生物であることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の微生物の回収装置。
【請求項８】
試料水中に界面活性剤を含んだ溶液を添加して、クロスフロー濾過方式の中空糸膜を用いて水中の前記対象微生物を分離、濃縮することを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載の微生物の回収装置。
【請求項９】
前記中空糸膜の逆洗溶液に界面活性剤を含んだ溶液を添加して、前記中空糸膜によって分離、濃縮された前記対象微生物を前記水よりも少ない量の溶液によって逆洗して前記中空糸膜より剥離することを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載の微生物の回収装置。
【請求項１０】
前記中空糸膜からの前記対象微生物の剥離操作を物理的に促進する手段を備えたことを特徴とする請求項４乃至９のいずれか１項に記載の微生物の回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中の微生物の回収方法及びこの方法を実施する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、微生物の回収には、中空糸膜やメンブレンフィルタなどの分離媒体が用いられる（例えば、特許文献１参照）。回収操作としては、河川や湖沼などから試料検水として数十Ｌ（リットル）を採水し、上記の分離媒体を用いて、吸引もしくは加圧濾過分離を行い、その後、媒体に捕捉物質を溶液に誘出させ、遠心分離などの手法で微生物を分離、濃縮及び回収を行っていた。特に、クリプトスポリジウムをはじめとする耐塩素性病原性微生物にこの方法が適用されていた。
【特許文献１】特開平１１−１９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、回収の対象とする微生物の個体数が非常に少ない場合は、従来から回収率の低さが指摘されている。例えば、塩素性病原性微生物、特にクリプトスポリジウムの回収においては、その固体数が一般微生物よりも少ないため、数十Ｌ程度の採水では、個体の有無を正確に判断することは難しく、しかも、バッチ方式で採水するため、採水時の水の状況（水流、濁度等）などにも大きな影響を受ける。そのために、試料検水の大量処理、連続処理の必要性がでてくる。
【０００４】
また、前述したように、微生物の回収はメンブレンフィルタを用いた回収方法が一般的で、例えば、クリプトスポリジウムに関しても、旧厚生省が策定した検出暫定試験法には同方法が用いられている。しかし、メンブレンフィルタで濾過分離を行う場合、数Ｌの試料検水でも１枚のフィルタでは濾過効率が徐々に低下してしまうため、交換もしくはフィルタを数系列設置して濾過分離を行う必要があり、交換作業が煩雑になってしまう。このことも回収率低下の一因となっていた。
【０００５】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、高効率かつ大量処理が可能な微生物の回収方法及び回収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】
請求項１に係る発明は、
水中の対象微生物を回収する微生物回収方法において、
クロスフロー濾過方式の中空糸膜を用いて水中の対象微生物を分離、濃縮するステップと、
中空糸膜によって分離、濃縮された対象微生物を、分離、濃縮が行われる前の水よりも少ない量の溶液によって逆洗して中空糸膜より剥離するステップと、
逆洗によって対象微生物が濃縮された逆洗溶液をメンブレンフィルタを用いて対象微生物をさらに分離、濃縮、固定化するステップと、
を順次実行することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、
水中の対象微生物を回収する微生物回収方法において、
クロスフロー濾過方式の中空糸膜を用いて水中の対象微生物を分離、濃縮するステップと、
中空糸膜によって分離、濃縮された対象微生物を、分離、濃縮が行われる前の水よりも少ない量の溶液によって逆洗して中空糸膜より剥離するステップと、
逆洗によって対象微生物が濃縮された逆洗溶液をメンブレンフィルタを用いて対象微生物をさらに分離、濃縮するステップと、
メンブレンフィルタによって分離、濃縮された対象微生物を逆洗溶液よりも少ない量の溶液により剥離するステップと、
を順次実行することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の微生物の回収方法において、対象微生物が耐塩素性病原性微生物であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係る発明は、
水中の対象微生物を回収する微生物の回収装置において、
クロスフロー濾過方式の中空糸膜を用いて水中の対象微生物を分離、濃縮する手段と、
中空糸膜によって分離、濃縮された対象微生物を、分離、濃縮が行われる前の水よりも少ない量の溶液によって逆洗して中空糸膜より剥離する手段と、
逆洗によって対象微生物が濃縮された逆洗溶液をメンブレンフィルタを用いて対象微生物をさらに分離、濃縮、固定化する手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項５に係る発明は、
水中の対象微生物を回収する微生物の回収装置において、
クロスフロー濾過方式の中空糸膜を用いて水中の対象微生物を分離、濃縮する手段と、
中空糸膜によって分離、濃縮された対象微生物を、分離、濃縮が行われる前の水よりも少ない量の溶液によって逆洗して中空糸膜より剥離する手段と、
逆洗によって対象微生物が濃縮された逆洗溶液をメンブレンフィルタを用いて対象微生物をさらに分離、濃縮する手段と、
メンブレンフィルタによって分離、濃縮された対象微生物を逆洗溶液よりも少ない量の溶液により剥離する手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項６に係る発明は、請求項４又は５に記載の微生物の回収装置において、クロスフロー濾過方式の中空糸膜を用いて水中の対象微生物を分離、濃縮する手段と、中空糸膜によって分離、濃縮された対象微生物を、分離、濃縮が行われる前の水よりも少ない量の溶液によって逆洗して中空糸膜より剥離する手段と、を複数段備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項７に係る発明は、請求項４乃至６のいずれか１項に記載の微生物の回収装置において、対象微生物が耐塩素性病原性微生物であることを特徴とする。
【００１３】
請求項８に係る発明は、請求項４乃至７のいずれか１項に記載の微生物の回収装置において、試料水中に界面活性剤を含んだ溶液を添加して、クロスフロー濾過方式の中空糸膜を用いて水中の対象微生物を分離、濃縮することを特徴とする。
【００１４】
請求項９に係る発明は、請求項４乃至７のいずれか１項に記載の微生物の回収装置において、中空糸膜の逆洗溶液に界面活性剤を含んだ溶液を添加して、中空糸膜によって分離、濃縮された対象微生物を水よりも少ない量の溶液によって逆洗して中空糸膜より剥離することを特徴とする。
【００１５】
請求項１０に係る発明は、請求項４乃至９のいずれか１項に記載の微生物の回収装置において、中空糸膜からの対象微生物の剥離操作を物理的に促進する手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、上記の構成により、水中に存在する対象微生物を、高効率かつ大量処理が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る微生物の回収方法を実施する微生物の回収装置の第１の実施形態の構成を示す系統図である。
【００１８】
図１において、中空糸膜分離ユニット１３の試料水導入経路には、採水バルブＶ１、試料水導入用タンク１１、導入用ポンプ１２、導入部バルブＶ２、ユニット入口バルブＶ３が設けられている。中空糸膜分離ユニット１３の排水経路には２つの流路あり、試料水が流入するのと同一の中空糸膜面を流通しユニットから排水される循環水流路と、中空糸膜を透過した試料水が排出される透過水流路に分けられる。循環水側流路にはユニット出口バルブＶ４、循環水流路バルブＶ５が設けられている。透過水側流路には、ユニット透過水バルブＶ６が設けられている。また、中空糸膜分離ユニット１３の逆洗水の導入経路には逆洗用ポンプ１４が設けられ、導入経路は循環水流路と透過水流路に接続されている。循環水流路には逆洗用バルブＶ７が設けられている。中空糸膜分離ユニット１３の試料水導入経路は導入部バルブＶ２とユニット入口バルブＶ３の間で分岐され、中間濃縮試料水回収バルブＶ８を介して、中間濃縮試料水タンク１５に接続されている。メンブレンフィルタユニット１７の導入経路には、中間濃縮試料水導入バルブＶ９及び導入用ポンプ１６が設けられ、メンブレンフィルタユニット１７に接続されている。このメンブレンフィルタユニット１７の排水経路に排水用バルブＶ１０が設けられている。
【００１９】
上記のように構成された第１の実施形態の動作について、図２に示すクロスフロー濾過方式の概念図をも参照して以下に説明する。対象微生物は、例えば、芽胞を形成するような耐塩素性病原性微生物とする。まず、採水バルブＶ１以外のバルブを閉じた状態で、採水バルブＶ１を開き、試料水導入用タンク１１に試料水を導入する。一定量溜めた状態で、導入部バルブＶ２、ユニット入口バルブＶ３、ユニット出口バルブＶ４、循環水流路バルブＶ５を開き、導入用ポンプを駆動する。これによって、試料水が中空糸膜分離ユニット１３を通して循環する。そして、ユニット透過水バルブＶ６を開くことにより、試料水の濾過が開始される。クロスフロー濾過方式のため、試料水の一部が濾過され、残りの試料水は循環することとなる。この場合、図２のクロスフロー濾過方式の概念図に示すように、試料水中に存在する、中空糸膜１３ａの孔径より小さい物質は透過水側流路へ透過水と共に透過され、中空糸膜１３ａの孔径より大きい物質は循環水側流路に残り、濃縮されていく。なお、試料水は連続的に試料水導入用タンク１１に供給される。前段の対象微生物の分離媒体として中空糸膜分離ユニット１３を用いることによって、大量処理と連続処理とが可能となり、例えば、試料水の処理量を１００Ｌ以上とすることによって、回収対象微生物の回収量又は回収確率が向上する。また、中空糸膜の濾過方式にクロスフロー濾過方式を採用することにより、膜の閉塞の低減、膜の長寿命化、膜の再生工程の低減が可能となる。さらに、処理量の上限は特に設けないが、中空糸膜の処理能力（仕様）により設定する。また、処理速度も中空糸膜の処理能力（仕様）に準ずるものとする。このようにして、所定量の試料水を供給後、もしくは一定時間の試料水の供給後、採水バルブＶ１を閉じ、試料水導入用タンク１１に供給された試料水が一定水位となるまで、中空糸膜による濾過処理を継続する。
【００２０】
次に、導入用ポンプ１２を停止し、ユニット透過水バルブＶ６を閉じ、中空糸膜の洗浄工程に移る。このとき、導入部バルブＶ２及び循環水流路バルブＶ５を閉じ、逆洗用バルブＶ７及び中間濃縮試料水回収バルブＶ８を開き、逆洗用ポンプ１４を駆動する。これにより逆洗水が中空糸膜分離ユニット１３に供給され、中空糸膜表面に付着した回収対象微生物を含む微生物が一定量の、又は、一定時間供給した逆洗水と共に中間濃縮試料水タンク１５に排水される。
【００２１】
次にユニット入口バルブＶ３、ユニット出口バルブＶ４を閉じ、導入部バルブＶ２及び循環水流路バルブＶ５を開くことにより、逆洗水が循環水流路、試料水導入用タンク１１、導入用ポンプ１２に供給され、配管などに付着した回収対象微生物を含む微生物が一定量の、又は、一定時間供給した逆洗水と共に中間濃縮試料水タンク１５に排水される。逆洗水の供給量は試料水と比較して非常に少ない量である。また、逆洗水は中空糸膜分離ユニット１３を透過した試料水を用いてもよい。逆洗用ポンプ１４を停止し、全てのバルブを閉じて、逆洗工程を終了する。
【００２２】
次に、中間濃縮試料水導入バルブＶ９及び排水用バルブＶ１０を開き、導入用ポンプ１６を駆動することによって、中間濃縮試料水タンク１５に溜めた中間濃縮試料水がメンブレンフィルタユニット１７に導かれ、ここで、回収対象微生物を含む微生物が中間濃縮試料水から分離され、メンブレンフィルタユニット１７を透過した試料水は排水用バルブＶ１０を通して排水される。これによって、回収対象とする微生物がメンブレンフィルタ上に分離、濃縮、固定化される。
【００２３】
上述したようにクロスフロー濾過方式を採用した中空糸膜分離ユニット１３による前段処理と、メンブレンフィルタユニット１７による後段処理とを組み合わせることにより、高効率かつ大量処理が可能なプロセスを提供することができる。
【００２４】
また、耐塩素性病原性微生物に関しては特に種類を問わない。例えば、クリプトスポリジウム、ジアルジア、サイクロスポーラ、マイクロスポーラ類などが挙げられる。
【００２５】
ここで、中空糸膜分離ユニット１３及びメンブレンフィルタユニット１７において、その孔径の選定について説明する。例えば、耐塩素性病原性微生物、特にクリプトスポリジウムを回収対象微生物とした場合、孔径は１μｍ以下のものを使用するのが望ましい。耐塩素性病原性微生物は芽胞を形成しているものが多く、他の微生物などと比べて比較的大きな微生物の部類に含まれる。クリプトスポリジウムの直径は一般に３〜５μｍであると報告されているが、安全率を考慮に入れて、中空糸膜の孔径を１μｍ以下に設定した。
【００２６】
ただし、この値は絶対的なものではない。できるだけ孔径を大きくとることによって、膜の透過性や長期運転性を確保することができる。さらに、対象微生物に対して微小な不純物が除かれるので、分離成分中の不純物の割合を低減することができる。一方、メンブレンフィルタに関しては、前段工程の中空糸膜の設定孔径以下にすることが望ましいが、孔径のでるだけ大きいものを使用することによって、膜の透過性や長期運転性を確保することができ、さらに、対象微生物に対して微小な不純物が除かれるので、分離成分中の不純物の割合を低減することができるという理由からその孔径を１μｍ以下としている。
【００２７】
図３は本発明に係る微生物の回収装置の第２の実施形態の構成を示す系統図である。図中、図１に示す第１の実施形態と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施形態は、メンブレンフィルタユニット１７の誘出液注入経路に誘出液注入用ポンプ１８及び誘出液注入用バルブＶ１１が設けられ、メンブレンフィルタユニット１７の試料水排水経路に試料水排水用バルブＶ１２が設けられ、メンブレンフィルタによって分離、濃縮された回収対象微生物を逆洗溶液よりも少ない量の溶液によって回収対象微生物をメンブレンフィルタより剥離する手段を備えたものである。これ以外は全て図１に示す第１の実施形態と同一に構成されている。
【００２８】
上記のように構成された第２の実施形態の動作について、特に図１と構成を異にする部分について以下に説明する。中間濃縮試料水がメンブレンフィルタユニット１７に導かれ、ここで、回収対象微生物を含む微生物が中間濃縮試料水から分離され、メンブレンフィルタユニット１７を透過した試料水は排水用バルブＶ１０を通して排水された後、濃縮試料水導入バルブＶ９及び排水用バルブＶ１０を閉じ、誘出液注入用バルブＶ１１を開いた状態で誘出液注入用ポンプ１８を駆動して、所定量の誘出液をメンブレンフィルタユニット１７内に滞留させる。そして、所定の時間の経過後に試料水排出用バルブＶ１２を開く。この後段の処理によって、回収対象微生物を含む濃縮試料水が得られる。ここで、メンブレンフィルタユニット１７の誘出液は中間濃縮試料水に比べて非常に少ない量で済む。
【００２９】
なお、第２の実施形態では、誘出液をメンブレンフィルタユニット１７内に所定時間滞留させたが、誘出液の注入時に試料水排出用バルブＶ１２を開いたままにして誘出液の注入操作に応じて濃縮試料水を捕集することもできる。
【００３０】
また、第２の実施形態において、誘出液をメンブレンフィルタユニット１７内に所定時間滞留する際に、メンブレンフィルタユニット１７に物理的要因、例えば、超音波照射や機械的振動、電気的振動などを与えて、メンブレンフィルタからの捕捉物の剥離、回収を促進させることもできる。これによって、容量的に少ない誘出液に微生物を効率よくかつ短時間に誘出することができる。必要であれば、上記操作を数回繰り返す。
【００３１】
図４は本発明に係る微生物の回収装置の第３の実施形態の構成を示す系統図である。図中、図１に示す第１の実施形態と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施形態は、クロスフロー濾過方式の中空糸膜分離ユニットを２組以上（図４では２組の場合を示す）備えたもので、これ以外は全て図１に示す第１の実施形態と同一に構成されている。なお、図２に示す第２の実施形態においても同様に構成することもできる。この実施形態は、中空糸膜分離ユニット１３とメンブレンフィルタユニット１７との間に、導入用ポンプ２１、導入バルブＶ２１、ユニット入口バルブＶ２２、中空糸膜分離ユニット２２、中間濃縮試料水タンク２３、ユニット出口バルブＶ２３、循環水流路バルブＶ２４及び逆洗用バルブＶ２６を追設したもので、これ以外は全て図１に示す第１の実施形態と同一に構成されている。
【００３２】
上記のように構成された第３の実施形態の動作について、特に、図１と構成を異にする部分について説明する。まず、所定量の試料水を前段部に備えた中空糸膜分離ユニット１３で濾過処理し、その後の洗浄工程で、中空糸膜表面や循環水流路、試料水導入用タンク１１、導入用ポンプ１２に付着した回収対象微生物を含む微生物を一定量の、又は、一定時間供給した逆洗水と共に中間濃縮試料水タンク１５に貯留させる。次に、中間濃縮試料水導入バルブＶ２１、ユニット入口バルブＶ２２、ユニット出口バルブＶ２３、循環水流路バルブＶ２４を開き、導入用ポンプ２１を駆動する。これによって中間濃縮試料水が２段目の中空糸膜分離ユニット２２を通して循環する。そして、ユニット透過水バルブＶ２５を開くことにより、試料水の濾過が開始される。これはクロスフロー濾過方式のため、試料水の一部が濾過され、残りの試料水は循環することになる。なお、試料水は連続的に中間濃縮試料水タンク１５に供給される。中空糸膜分離ユニット２２は前段の中空糸膜分離ユニット１３よりも、小さい濾過面積、小さいユニット容積のものを使用する。前段の中空糸膜分離ユニット１３は多量の試料水を濾過する必要があるが、２段目の中空糸膜分離ユニット２２は、前段の中空糸膜分離ユニット１３、試料水導入用タンク１１、導入用ポンプ１２、循環水経路などの容積分の試料水を濾過するだけの能力があれば充分である。それに伴い、導入用ポンプ２１の能力もそれ相応であればよい。中間濃縮試料水タンク１５中の試料水がなくなるまで、中空糸膜による濾過処理を継続する。
【００３３】
次に、導入用ポンプ２１を停止し、ユニット透過水バルブＶ２５を閉じ、中空糸膜の洗浄工程に移る。導入部バルブＶ２１及び循環水流路バルブＶ２４を閉じ、逆洗用バルブＶ２６及び中間濃縮試料水回収バルブＶ２７を開き、逆洗用ポンプ１４を駆動する。この際、逆洗用ポンプは前段の中空糸膜分離ユニットの洗浄で用いた、逆洗用ポンプ１４を使用する。これにより逆洗水が中空糸膜分離ユニット２２に供給され、中空糸膜表面に付着した回収対象微生物を含む微生物が一定量の、又は一定時間供給した逆洗水と共に中間濃縮試料水タンク２３に排水される。  次に、ユニット入口バルブＶ２２、ユニット出口バルブＶ２３を閉じ、導入部バルブＶ２１及び循環水流路バルブＶ２４を開くことにより、逆洗水が循環水流路、中間濃縮試料水タンク１５、導入用ポンプ２１に供給され、配管などに付着した回収対象微生物を含む微生物が一定量の、又は、一定時間供給した逆洗水と共に中間濃縮試料水タンク２３に排水される。逆洗水の供給量は中間濃縮試料水と比較して非常に少ない量である。また、逆洗水は中空糸膜分離ユニット１３又は中空糸膜分離ユニット２２などを透過した試料水を用いてもよい。逆洗用ポンプ１４を停止し、全てのバルブを閉じて、逆洗工程を終了する。
【００３４】
次に、中間濃縮試料水導入バルブＶ９及び排水用バルブＶ１０を開き、導入用ポンプ１６を駆動させることによって、中間濃縮試料水タンク２３に溜めた中間濃縮試料水がメンブレンフィルタユニット１７に導かれ、ここで、回収対象微生物を含む微生物が中間濃縮試料水から分離され、メンブレンフィルタユニット１７を透過した試料水は排水用バルブＶ１０を通して排水される。中空糸膜分離ユニットを２段備えることによって、中間濃縮試料水タンク２３に貯留される濃縮試料水の量が非常に少ない量にまで低減させることができるため、後段のメンブレンフィルタユニット１７にかかる負荷をも低減することができる。例えば、より小径のメンブレンフィルタを選定することができ、コンパクトなユニットを構成することもでき、かつ、濾過量も少なくて済むため、膜の閉塞も低減できる。
【００３５】
なお、第３の実施形態では、中空糸膜分離ユニットを２段構成としたが、それ以上備えてもよく、濃縮試料水の容量を非常に少ない量にまで低減することができる。
【００３６】
図５は本発明に係る微生物の回収装置の第４の実施形態の構成を示す系統図である。図中、図１に示す第１の実施形態と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施形態は、試料水導入用タンク１１よりも上流の経路に、洗浄溶液導入用バルブＶ３１及び洗浄溶液導入ユニット３１を設けたもので、これ以外は図１に示す第１の実施形態と全て同一に構成されている。このうち、洗浄溶液導入用バルブＶ３１は採水バルブＶ１に合わせて開閉されるものである。洗浄溶液としては、界面活性剤を含む溶液とする。界面活性剤の種類は特に限定はしないが、例えば、Ｔｗｅｅｎ８０と、ピロリン酸ナトリウムと、ＥＤＴＡ３ナトリウムなどの混合溶液を導入する。なお、試料水に対する添加量の割合は任意とする。また、界面活性剤は、回収対象微生物の表面電荷などにより、陰イオン性、陽イオン性、非イオン性などを選択するものとする。
【００３７】
上記のように構成された第４の実施形態の動作について、特に図１と構成を異にする部分について説明する。採水バルブＶ１を開き、試料水導入用タンク１１に試料水を導入すると同時に、洗浄溶液導入用バルブＶ３１を開き、洗浄溶液導入ユニット３１より、洗浄溶液を導入する。導入流量は任意とする。界面活性剤を含む溶液とともに試料水をクロスフロー濾過方式で循環、濾過することにより、随時、配管壁、中空糸膜表面などに付着する成分を剥離させることができる。これにより、中空糸膜分離ユニット１３での微生物の回収率を向上させることが可能になる。
【００３８】
図６は本発明に係る微生物の回収装置の第５の実施形態の構成を示す系統図である。図中、図１に示す第一の実施形態と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施形態は、逆洗用ポンプ１４よりも上流の経路に、洗浄溶液導入用バルブＶ４１及び洗浄溶液導入ユニット４１を設けたもので、これ以外は全て図１に示す第１の実施形態と同一に構成されている。このうち、洗浄溶液導入用バルブＶ４１は逆洗用ポンプ１４の駆動に合わせて開閉されるものである。洗浄溶液としては、界面活性剤を含む溶液とする。界面活性剤の種類は特に限定はしないが、例えば、Ｔｗｅｅｎ８０と、ピロリン酸ナトリウムと、ＥＤＴＡ３ナトリウムなどの混合溶液を導入する。
【００３９】
上記のように構成された第５の実施形態の動作について、特に図１と構成を異にする部分について説明する。所定量の試料水を中空糸膜分離ユニット１３により濾過処理を行った後、中空糸膜の洗浄工程に移る。導入部バルブＶ２及び循環水流路バルブＶ５を閉じ、中間濃縮試料水回収バルブＶ８を開き、逆洗用ポンプ１４を駆動する。この際、同時に洗浄溶液導入用バルブＶ４１を開き、洗浄溶液導入ユニット４１より、洗浄溶液を導入する。導入流量は任意とする。これにより、洗浄溶液を含んだ逆洗水が中空糸膜分離ユニット１３に供給され、中空糸膜表面に付着した回収対象微生物を含む微生物が一定量又は一定時間供給した逆洗水と共に中間濃縮試料水タンク１５に排水される。
【００４０】
次にユニット入口バルブＶ３、ユニット出口バルブＶ４を閉じ、導入部バルブＶ２及び循環水流路バルブＶ５を開くことにより、逆洗水が循環水流路、試料水導入用タンク１１、導入用ポンプ１２に供給され、配管などに付着した回収対象微生物を含む微生物が一定量又は一定時間供給した逆洗水と共に中間濃縮試料水タンク１５に排水される。逆洗水の供給量は試料水と比較して非常に少ない量である。また、逆洗水は中空糸膜分離ユニット１３を透過した試料水を用いてもよい。逆洗用ポンプ１４を停止し、全てのバルブを閉じて、逆洗工程を終了する。
【００４１】
このように、界面活性剤を含む溶液を添加して逆洗することにより、配管壁、中空糸膜表面などに付着した成分を効果的に剥離させることができる。これにより、中空糸膜分離ユニット１３での微生物の回収率を向上させることが可能となる。
【００４２】
なお、特に、洗浄溶液導入用バルブＶ４１及び洗浄溶液導入ユニット４１を設けず、あらかじめ界面活性剤を含む溶液を逆洗水に添加してもよい。また、逆洗溶液に対する添加量の割合は任意とする。
【００４３】
図７には本発明に係る微生物の回収方法の各性能を比較、対比する図である。図７は界面活性剤を含む溶液を導入しない条件と、導入した条件との回収率比較結果である。さらに、導入した場合には、試料水に添加した場合と、洗浄液に添加した場合とを併せて示した。なお、界面活性剤を含む溶液を導入した場合、試料水及び洗浄液に対し、０．０５ｖｏｌ％の割合で導入した。図７より、界面活性剤を含む溶液を導入しない条件では、配管内や中空糸膜表面上に微生物が残存している可能性があり、回収率は低い。界面活性剤の導入により回収率は向上する。よって、界面活性剤の導入が効果的であることが分かる。
【００４４】
図８は本発明に係る微生物の回収装置の第６の実施形態の構成を示す系統図である。図中、図１に示す第１の実施形態と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施形態は、中空糸膜分離ユニット１３に、物理的要因を印加するユニット５１を設けたもので、これ以外は全て図１に示す第１の実施形態と同一に構成されている。ユニット５１は逆洗時に動作するものであり、物理的要因としては、例えば、超音波照射などを用いる。超音波素子５１ａを中空糸膜分離ユニット１３を構成するケーシングの外側面に密着させ、この超音波素子５１ａを超音波発振器５１ｂで駆動するように構成されている。
【００４５】
上記のように構成された第６の実施形態の動作について、特に図１と構成を異にする部分について説明する。所定量の試料水を中空糸膜分離ユニット１３により濾過処理を行った後、中空糸膜の洗浄工程に移る。導入部バルブＶ２及び循環水流路バルブＶ５を閉じ、中間濃縮試料水回収バルブＶ８を開き、逆洗用ポンプを駆動させる。この際、同時に超音波発振器５１ｂを駆動し、超音波素子５１ａにより中空糸膜分離ユニット１３を構成するケーシングの外側面から中空糸膜分離ユニット１３そのものに振動を与え、中空糸膜表面より捕捉物を剥離させる。超音波の振動数や強度などは適宜に選定する。れにより、洗浄溶液を含んだ逆洗水が中空糸膜分離ユニット１３に供給され、中空糸膜表面に付着した回収対象微生物を含む微生物が一定量の、又は一定時間供給した逆洗水と共に中間濃縮試料水タンク１５に排水される。ユニット入口バルブＶ３、ユニット出口バルブＶ４を閉じ、超音波発振器５１ｂを停止させ、中空糸膜分離ユニット１３の逆洗工程を終了する。これにより、捕捉物を中空糸膜表面から捕捉物の剥離、回収を促進させることができ、微生物を効率よく回収することができる。
【００４６】
なお、第６の実施形態において、超音波を照射する代わりに、物理的要因は、機械的振動、電気的振動、エアーバブリングなどを用いてもよく、要は捕捉物の剥離、回収を促進する物理的要因を備えれば、上述したと同様な効果が得られる。また、第６の実施形態において、逆洗時のみでなく、濾過処理中に物理的要因を印加してもよく、これによって、微生物を効率よく回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る微生物の回収方法を実施する微生物の回収装置の第１の実施形態の構成を示す系統図。
【図２】図１に示す第１の実施形態の動作を説明するためのクロスフロー濾過方式の概念図。
【図３】本発明に係る微生物の回収方法を実施する微生物の回収装置の第２の実施形態の構成を示す系統図。
【図４】本発明に係る微生物の回収方法を実施する微生物の回収装置の第３の実施形態の構成を示す系統図。
【図５】本発明に係る微生物の回収方法を実施する微生物の回収装置の第４の実施形態の構成を示す系統図。
【図６】本発明に係る微生物の回収方法を実施する微生物の回収装置の第５の実施形態の構成を示す系統図。
【図７】本発明に係る微生物の回収方法の性能を比較、対比した図。
【図８】本発明に係る微生物の回収方法を実施する微生物の回収装置の第６の実施形態の構成を示す系統図。
【符号の説明】
【００４８】
１１  試料水導入用タンク
１２，１６，２１  導入用ポンプ
１３，２２  中空糸膜分離ユニット
１３ａ  中空糸膜
１４  逆洗用ポンプ
１５，２３  中間濃縮試料水タンク
１７  メンブレンフィルタユニット
１８  誘出液注入用ポンプ
３１，４１  洗浄溶液導入ユニット
５１  物理的要因を印加するユニット
５１ａ  超音波素子
５１ｂ  超音波発振器
Ｖ１  採水バルブ
Ｖ２  導入部バルブ
Ｖ３，Ｖ２２  ユニット入口バルブ
Ｖ４，Ｖ２３  ユニット出口バルブ
Ｖ５，Ｖ２４  循環水流路バルブ
Ｖ６，Ｖ２５  ユニット透過水バルブ
Ｖ７，Ｖ２６  逆洗用バルブ
Ｖ８，Ｖ２７  中間濃縮試料水回収バルブ
Ｖ９，Ｖ２１  中間濃縮試料水導入バルブ
Ｖ１０  排水用バルブ
Ｖ１１  誘出液注入用バルブ
Ｖ１２  試料水排水用バルブ
Ｖ３１，Ｖ４１  洗浄溶液導入用バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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