クリプトの不満化
ー浄水場返送水‑
lnactivationof Cryptosporidium
fromWater

響in Recycle

Purification

Plant(環)技術部第1グループ
西拓
Takuya也

Nishi

浄水場排水処理設備内での効率的なクリプトの不活化システムの実用化に向け,ろ過池洗浄排水などを返送再利用するクローズドシステム内のクリプトの存在割合を調べた｡混合槽,沈降管,脱水機から構成されるテスト装置を使用し,沈殿池排泥にポリスチレントレーサー(クリプトの擬似粒子)を加え,撹拝緩,濃縮,脱水を行った｡上澄水,濃縮汚泥,脱水ろ液,脱水ケーキ,ろ布洗J

浄排水中のトレーサーの割合は,濃縮汚泥が一番高く,約18%が着水井に返送されることが確認できた｡
また,汚泥や返送水中のクリプトの不括化方法として加熱･紫外線･電気･乾燥処理を行い,それぞれの最適条件をみつけ,それをヒトへの感染力の有無が評価できる培養細胞をもちいた感染試
験法で評価を行っている｡

Todevelopratein the closed

sludgewaspractical

settledadded

toMeasurementaatestoftracer

was

found

returned

Cryptosporidiumin

rate

theto

sludgeofpurification
basin,

unit composed

wastewater

tracerwater

sedimentationof theclothwashing
lnJeCtedsystemin

fわr inactivation

system

of
in

the

that

aa

Cryptosporidium,

plantswheretank,supernatant,theWell.

and

water

recyclesludge,onmadeis recycled.

tube

sedimentation

its survivlng

Togetherthewithfor Cryptosporidium,

dehydrator･

anddehydrator

filtrate andfilter

was

the

highest.

About

18 0/. oftheinactivatedwithheating,

UV,electricity

andsludge

waswasstudy

artificial particles

concentrated

concentrated

the receivlng

rinse

tracer,polystyrene

mlXlngawaterThe

is being

evaluated

Stiun,gedmce:.Osd;｡toc:?cdk
itn.aciLv:tainngbCe?nng?itions.
tthheeirinOfPet:vui;y9

クリプトスポリジウム

排

水処

Waste

ま えがき
1997年‑2001年の五カ年計画で水道における浄水技術の革新と高効率化｢高効率浄水技術開発研究+を実施している｡本研究は,従来浄水技術とVol.

45

No.

from

water

Polystyrene

1(2001/8)

water

purification

plant

tracer

比較して,の実現を最終目的にACT21

using

Criptosporidium

理

ポリスチレン製トレーサー㈲水道技術研究センターは,

performance(1)より高い汚染物質除去性能を有し,(2)処理施設の小型化･簡素化および管理の省力化が図れ,(3)信頼性がより高い｢高効率浄水技術+の開発を目指し, 7つの研究グループに分かれて研究を行っている｡当社は,その内の第5研究グループの｢浄神鋼パンテツク技報45

水場排水の高効率処理技術+に参画し,浄水場内でプトの汚染源となる｡また,ろ過池洗浄排水等を返のクリプトの存在割合の把握,および排水処理にお送再利用するクローズドシステムを採用した浄水場ける不括化システムの検討を行っている｡の場合,クリプトは浄水場内を循環･蓄積する恐れ

1.実験目的1)がある｡そこで本研究では,浄水場内全体のクリプ

クリプトスポリジウム(写真1;以下クリプト)トの存在割合を把握し,浄水場内でのクリプトに対による水系感染症の集団発生が世界で多発しており,する安全性を確保できるシステムについて検討をお1993年には米国ミルウォーキーで患者数40万人を越こなっている｡

える世界最大規模の感染事例が発生した｡我が国も1996年に埼玉県越生町で8800人余り

2.トレーサーを用いたクリプトの挙動の確認の感染者を出している｡これらの事故は浄水処理が浄水場の原水から侵入したクリプトは,その大部例外でなく,不十分であったことによるものが多く含まれている分が凝集沈殿他にて原水中のSS成分と共に凝集さが,中には従来の浄水処理の慣行からみて,特に問れ2),沈殿池排泥として濃縮槽に集まる｡しかし,題であるとは考えられない運転管理が行われ,かつ濃縮槽以降の排水処理設備内でのクリプトの存在割供給した水道水が水質基準を満たしていた水道水で合は未だ確認されていない｡そこで,クリプトの疑の集団感染も含まれている｡このことは,水源によっ似粒子であるポリスチレン製トレーサーを用いて排ては水道システムに関する従来の基本的考え方が必

水処理設備内のクリプトの存在割合を確認した｡

ずしも十分でなかったことを強く示唆するものであ

2.1実験装置る｡このような微生物感染症問題が発生することは,も濃縮槽以降の排水処理設備内でのクリプトの存在

水道の社会的位置づけを根本から揺るがしかねない割合を確認するため,写真2,きわめて重要な問題であり,クリプト対策は現在,使用した｡

3に示す実験装置を水道界の最優先課題となっている｡
これまで,浄水場でのクリプト対策として,処理水濁度を0.1以下にすることや膜処理によるクリプトの除去が有効とされてきた｡しかし,除去したクリプトの処理,つまり浄水場内での排水中のクリプトの処理については未解決のままである｡除去したクリプトを河川放涼した場合,浄水場が新たなクリ也

写真1クリプトスポリジウム蛍光顕微鏡撮影
Photo

1

CT37PtOSPOridium,

写真

2

沈降管外観

写真

3

脱水機外観

Photo

2

Tbickener

Photo

3

Dehydrator

46

神鋼パンテツク技報

paruum

Vol.

45

No.

1(2001/8)

沈降部での汚泥の沈降時間は48時間とした｡実験に供試した沈殿池排泥は,ポリスチレン製トレーサーを添加し,十分に撹拝した後,実験条件

2.3

ここで,対象となるクリプトは,凝集沈殿池で凝48時間沈降させた｡

集剤にて汚泥粒子と凝集された形で濃縮槽に移送さ上澄水と濃縮汚泥を分離した後,濃縮汚泥を脱水機れる｡そのため,トレーサーはあらかじめ沈殿池排にて脱水処理をおこなった｡

泥に添加した後,酸･アルカリ調整を行い,汚泥粒ポリスチレン製トレーサーの仕様を第1表に示す｡

子と凝集させてから実験に供試した｡また,トレー

また,写真4に蛍光顕微鏡でのポリスチレン製トレーサーが配管内や沈降管に吸着する分を無視できるよサーを示す｡実験装置の仕様を第2表に示す｡沈降う, 1.40×1010個添加した｡

管(写真2)は材質が透明pvcで形状が￠400×2500口,有効容積が250Lである｡脱水機(写真3)のろ過面積は1.04m2,ろ布通気度は1000cm3/cm2･minである｡

実験フロー

2.2

実験装置のフロー図を第1図に示す｡
装置は沈降管,小型脱水機で構成される｡まず,J志芸志こ,‑孟霊芸七宝芸警芸:]6F琵霊芝冨芸L;≡言8苦らに濃縮汚泥を小型脱水機にて脱水し,脱水ろ液･

写真

4

ポリスチレン製トレーサー

脱水ケーキ･ろ布洗浄排水を回収した｡

Photo

4

Polystyrene

第1表

ポリスチレン製トレーサーの仕様
lTableSpecificationof polystyrene

tracerCriptosporidium

Polystyrenetracer
5.0±0.5

PmmV

1.06

‑19(pH)

第2表

4.2‑5.5

1.07

Size

‑25(7.0)

(6.5)

実験装置

Table

2

Experimental

apparatus

MaterialJ

tracerSize

Thickener

PVC

Dehydrator

SS

Filtrationarea;1,04m2

FilterclothPP

1000cm3/cm2･min￠400mmX2500mm,250L

SupernatantTracer

S ludge

Cake

Delly血ator

どiltrate

Detergent

Mixing

第1図

tankdrain

Thickener

実験装置フローFig･

1Flow

diagram

Vol.

45

No.

1of(2001/8)

test

plant

神鋼パンテツク技報

47濃縮槽での沈降時間は48時間とした｡

ここで,クリプトの不括化評価には,生育活性試

小型脱水機での脱水時間は,打込20分,圧搾25分

験法と感染試験法がある｡本試験では両方法にて評価をおこなった｡

で計45分とした｡
実験では,沈殿池排泥中のトレーサー数に対する

3.

沈降管上澄水,濃縮汚泥,脱水ろ液,脱水ケーキ,

1)生体染色法
染色液を用いて染まりやすさ,染まりにくさからろ布洗浄排水中のトレーサーの割合を確認した｡
実験結果

2.4

1生育活性試験

生育活性を判定する方法である｡代表的な染色法は,(4‑,6‑

クリプトは凝集沈殿池では約90%が汚泥粒子とDAPIPI染色法である｡膜透過性のDAPI共に濃縮槽に移送され,さらに0.1%が処理水に漏diamidino‑2‑phenylindole)染色とpI(propidiumio‑出することがこれまでの研究で知られている｡このdide)の染色の組み合わせであり,DAPI染色は知見と今回の実験結果を統合し,一例としてクロー(写真5)波長350nmのフィルターブロックを用い,ズドシステムを採用した浄水場でのクリプトの存在

pI染色は(写真6)割合をシュミレーション計算した結果を第2図に示クを用いて蛍光･微分干渉顕微鏡で観察し,す｡この固より,浄水場に侵入したクリプトの大部染色で染まり,510‑560nmのフィルターブロッ
DAPI

pI染色で染まらないものを生育活性が有ると判断する｡この方法は比較的簡単に,痩分が濃縮汚泥中に存在し,約18%のクリプトが着水井に返送されることが確認された｡

一
芸買芸雷雲芸孟?=冨冨･=警

3.クリプトの不活化試験の概要
前述のトレーサーをもちいたクリプトの挙動の確り判定が困難な場合が多い｡また,感染試験と比較

認試験より,浄水場内に侵入したクリプトの大部分し,クリプトの不括化に対して過小評価となるといが濃縮汚泥中に,約18%が着水井に返送されるこわれている｡とが確認できた｡そこで,次にクリプトを効率的に不括化するため,汚泥や返送水中のクリプトの処理

一方, syTO‑59による染色法は(写真7),510‑560nmのフィルターブロックを用いて蛍光･を加熱･電気･紫外線･乾燥･圧力により効果があ微分干渉顕微鏡で観察し,るか確認した｡

いものを生育活性があると判断する｡

Raw

SYTO‑59染色で染まらな
DAPIPI染色

water

100

Returned
Receivlng

water
17.940

Well&117.940

CoagⅦ1ation

Thickener

106.146

S edimentation

106.126

Dehy血ator

99.882ll.794

0.020
6.244

Cake
Gravity filter

ll.676

Sump0.118

Treated lVater

第2図
Fig.

48

浄水場におけるクリプトスポリジウムの挙動
2ExistenceofCryptosporidium

inwater

Purificationplant

神鋼パンテツク技報

Vol.

45No.

1(2001/8)

に比べて染色の暖昧さが少なく,より短時間で測定できる特徴があり,また動物感染試験と相関性が高いといわれている｡

嚢2)脱法

試験管内で脱嚢しやすい温度条件等で生育し,蘇微鏡観察にて脱嚢したクリプトを生育活性があると判定する方法であり,比較的簡単に実施することができる｡しかし,測定するためには1000個以上のクリプト数を必要とし,クリプトの個体により脱嚢するまでの時間が異なることから,生育活性の判定に応用するには課題が多いといわれている｡
感染試験法

3. 2

1)動物感染試験
免疫不全マウス等にクリプトを経口投与し,写真

5

DAPI染色によるクリプトスポリジウム

Photo

5

Cryptosporidium

withDAPIstain

2週間程度の飼育期間中に排滑された糞便中のクリプトJ豊警告左諾た岩ミデj,T7?浩諾㌫謡
ることができる｡しかし,実験を実施するために特定の飼育施設が必要であったり,供試個体により感染するオーシスト数に差があり,その均一性のための準備にも万全を期するなど,多大な費用･時間･労力を必要とする｡また,従来人畜共に感染するといわれてきたクリプトスポリジウムパルプムについて,ヒトにしか感染しないものの存在が近年確認されたことから,動物感染試験では正確な結果が得られないことになる｡

2)培養細胞を用いた感染試験
ヒトの回腸の腫癌細胞を37℃のシャーレ内で二酸化炭素培養し,増殖した細胞に感染させる方法で,

写真

6

PI染色によるクリプトスポリジウム

Photo

6

Cryptosporidium

クリプトのヒトヘの感染力の有無が評価できるため,メwithPIstain

近年注目されている試験法である｡さらに動物感染試験と比較し,省コスト･省時間で測定することができる｡
3.

3クリプトの不活化評価の信頼性
クリプトの不括化は,その評価法によって差があり,生育活性試験法は,感染試験と比較してクリプトの不括化に対して過小評価する傾向がある3)4)｡従って,生育活性試験結果をもちいてクリプトの不括化処理設備を計画した場合,過大設備となってしまうおそれがある｡エネルギーを効率的に利用するためには,より正確な試験結果が必要となる｡そのため,
前述で紹介したクリプトの不括化試験法のうち,培養細胞を用いた感染試験法を採用してデータ解析する予定である｡また,感染試験と相関性が高いとい
われるSYTO‑59染色試験法も併用して感染試験と相関づけることができれば,より多くの試験データ
Vol.

45

No.

1

(2001/8)

写真7Photo

神鋼パンテツク技報

SYTO‑59染色によるクリプトスポリジウム
7

Cryptosporidiumwith

SYTO‑59stain49が得られると期待している｡
3. 4

る｡

不活化試験項目

なお,ここで紹介したACT21における研究は㈱排水処理工程でクリプトの不活化処理をおこなう㈱西原環境衛生研究所,前揮工

石垣,月島機械㈱,ため,以下の項目について検討する｡

業㈱,ユニチカ㈱との共同研究として実施している｡

1)濃縮汚泥中のクリプトの不括化

実験結果についてはあらためて紹介したいと考えて

濃縮汚泥中のクリプトは加熱･電気処理にて不括いる｡

化させるのがエネルギー的に安価であると考え,ク[参考文献]

リプトが不活化するまでの時間を確認する｡

1)金子光美:推計感染症とその対策,水道協会碓誌,
768,(1998), pp.2‑212)返送水中のクリプトの不活化
返送水の量的関係より,紫外線照射によるクリプトの不括化が効率的であると考え,適正な紫外線照射量,紫外線強度の検討をおこなう｡

2)帥水道技術研究センター:飲料水中の微生物による感染症対策に関する研究報告書(1998)
3 ) Finch
G.R.,
Black
E.K., Gyurek
Land
Belosevic
M.:
Ozone

3)脱水ケーキ中のクリプトの不活化

inactivation

Cryptosporidiumofbuffer

mand‑freephosphate

脱水ケーキ中のクリプトは,脱水機による圧力まexcystation

and

たは乾燥の影響が生存日数にどの程度効果があるのEnvironmental

Microbiology,

4 ) Blackか確認する｡

むすM.:

び

熱や紫外線といった簡単な操作で浄水場内のクリプトを不活化することができれば,本プロセスは微生物的に安全な水が得られる可能性が高い技術となる｡現在,前述の実証実験を進めているところであComparison

oosysts

viability

European
135,E.K.,

animalbyinfectivity.

Applied59,

de‑vitroand,G.R,

Taghi‑KilaniofassaysforMicrobiologlCalin(1993) pp.4203‑4210

Finch

after chemicalin

parvumdeterminedR.and

Belosevic

Cryptosporidium

parvumdisinfection.

Societies

Federationtofletters,

microbiology(1996), pp.187‑1895)木村憲司:クリプトスポリジウムの殺滅,造水技術,(2000), pp.18‑24連絡先
拓也

TEFAX
E‑mail環境装置事業部
環境本部
技術部
第1グループL

03‑3459‑5940
03‑3459‑3256

t.nishi@pantec.co.jp

也50

神鋼パンテツク技報

Vol.

45

No.

1(2001/8)