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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025009780
(43)【公開日】2025-01-20
(54)【発明の名称】藻類バイオフィルムの高速成膜方法
(51)【国際特許分類】
A01G 33/00 20060101AFI20250109BHJP
C02F 3/10 20230101ALI20250109BHJP
C12N 11/14 20060101ALI20250109BHJP
C12N 11/02 20060101ALI20250109BHJP
C12N 1/12 20060101ALI20250109BHJP
【ＦＩ】
A01G33/00
C02F3/10 Z
C12N11/14
C12N11/02
C12N1/12 A
C12N1/12 B
【審査請求】有
【請求項の数】1
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024033738
(22)【出願日】2024-03-06
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2024-10-25
(31)【優先権主張番号】202310791009.8
(32)【優先日】2023-06-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(71)【出願人】
【識別番号】515190906
【氏名又は名称】南京大学
(74)【代理人】
【識別番号】100216471
【弁理士】
【氏名又は名称】瀬戸 麻希
(72)【発明者】
【氏名】林原
(72)【発明者】
【氏名】兪▲いうえ▼▲しん▼
(72)【発明者】
【氏名】許柯
(72)【発明者】
【氏名】王艶茹
(72)【発明者】
【氏名】任洪強
【テーマコード（参考）】
2B026
4B033
4B065
4D003
【Ｆターム（参考）】
2B026AA05
2B026AB07
2B026AB08
2B026AC03
4B033NA02
4B033NA11
4B033NA19
4B033NB24
4B033NB25
4B033NB32
4B033NC04
4B033ND04
4B033NF04
4B065AA83X
4B065BB28
4B065BC41
4B065BC45
4B065BC46
4B065CA55
4D003EA16
4D003EA22
4D003EA30
4D003EA38
(57)【要約】 （修正有）
【課題】藻類バイオフィルムの高速成膜方法の提供
【解決手段】方法は、活性汚泥と濾過後汚水を混合し、加熱、攪拌し、静置または遠心分離し、活性汚泥細胞外抽出物を収集し、担体表面に塗布し、水分を蒸発させた後、藻類菌体混合体を活性汚泥細胞外抽出物を担持した担体表面に塗布し、活性汚泥細胞外抽出物の塗布－蒸発操作を数回繰り返し、藻類菌体混合体を担持した担体を得、藻類菌体混合体を担持した担体を濾過後汚水に浸漬してバイオフィルム培養することを含む。該方法は、成膜周期を２週間以内に短縮でき、藻類バイオフィルム汚水処理プロセスのバイオフィルム開始時間を節約できる。１週間だけで形成された藻類バイオフィルムは、ＧＢ １８９１８－２００２に規定される１級Ａ標準の処理排水を達成でき、化学試薬や特殊装置の使用を削減し、コストと技術的閾値を低減、ユニバーサルで、異なる担体材料に非常に良い促進効果を有し、急速な普及に資する。
【選択図】図４
【解決手段】方法は、活性汚泥と濾過後汚水を混合し、加熱、攪拌し、静置または遠心分離し、活性汚泥細胞外抽出物を収集し、担体表面に塗布し、水分を蒸発させた後、藻類菌体混合体を活性汚泥細胞外抽出物を担持した担体表面に塗布し、活性汚泥細胞外抽出物の塗布－蒸発操作を数回繰り返し、藻類菌体混合体を担持した担体を得、藻類菌体混合体を担持した担体を濾過後汚水に浸漬してバイオフィルム培養することを含む。該方法は、成膜周期を２週間以内に短縮でき、藻類バイオフィルム汚水処理プロセスのバイオフィルム開始時間を節約できる。１週間だけで形成された藻類バイオフィルムは、ＧＢ １８９１８－２００２に規定される１級Ａ標準の処理排水を達成でき、化学試薬や特殊装置の使用を削減し、コストと技術的閾値を低減、ユニバーサルで、異なる担体材料に非常に良い促進効果を有し、急速な普及に資する。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ステップＳ１、活性汚泥、藻類菌体混合体および汚水を用意し、汚水を濾過し、濾過後汚
水を収集するステップと、
ステップＳ２、活性汚泥と濾過後汚水を１ｇ：２０～５０ｍＬの割合で混合し、６０～８
０℃に加熱した後保温して攪拌し、攪拌時間は１０～６０ｍｉｎであり、静置または遠心
分離し、上澄液を収集し、活性汚泥細胞外抽出物を得るステップと、
ステップＳ３、活性汚泥細胞外抽出物を１００～２００ｍＬ／ｍ２の塗布量で担体表面に
塗布し、３～８ｍｉｎ自然蒸発させて、活性汚泥細胞外抽出物を担持した担体を得るステ
ップと、
ステップＳ４、藻類菌体混合体を０．１～１００ｇ／ｍ２の塗布量で活性汚泥細胞外抽出
物を担持した担体表面に塗布し、その後ステップＳ３を数回繰り返して、藻類菌体混合体
を担持した担体を得るステップと、
ステップＳ５、藻類菌体混合体を担持した担体を前記濾過後汚水に浸漬してバイオフィル
ム培養し、３～４日間バイオフィルム培養し、緑色薄い粘液層を形成した後、一日一回汚
水を交換してバイオフィルム培養を継続するステップと、を含む、ことを特徴とする藻類
バイオフィルムの高速成膜方法。
水を収集するステップと、
ステップＳ２、活性汚泥と濾過後汚水を１ｇ：２０～５０ｍＬの割合で混合し、６０～８
０℃に加熱した後保温して攪拌し、攪拌時間は１０～６０ｍｉｎであり、静置または遠心
分離し、上澄液を収集し、活性汚泥細胞外抽出物を得るステップと、
ステップＳ３、活性汚泥細胞外抽出物を１００～２００ｍＬ／ｍ２の塗布量で担体表面に
塗布し、３～８ｍｉｎ自然蒸発させて、活性汚泥細胞外抽出物を担持した担体を得るステ
ップと、
ステップＳ４、藻類菌体混合体を０．１～１００ｇ／ｍ２の塗布量で活性汚泥細胞外抽出
物を担持した担体表面に塗布し、その後ステップＳ３を数回繰り返して、藻類菌体混合体
を担持した担体を得るステップと、
ステップＳ５、藻類菌体混合体を担持した担体を前記濾過後汚水に浸漬してバイオフィル
ム培養し、３～４日間バイオフィルム培養し、緑色薄い粘液層を形成した後、一日一回汚
水を交換してバイオフィルム培養を継続するステップと、を含む、ことを特徴とする藻類
バイオフィルムの高速成膜方法。
【請求項2】
ステップＳ１において、前記活性汚泥は、都市下水処理場の生物槽の好気性部から得られ
た活性汚泥であり、前記藻類菌体混合体は都市下水処理場の生物槽壁又は二次沈殿槽壁の
採光面から掻き取られた藻類および細菌が混合された微生物群集であり、前記汚水は都市
下水であり、前記濾過は１００メッシュのナイロン布を用いて行われる、ことを特徴とす
る請求項１に記載の方法。
た活性汚泥であり、前記藻類菌体混合体は都市下水処理場の生物槽壁又は二次沈殿槽壁の
採光面から掻き取られた藻類および細菌が混合された微生物群集であり、前記汚水は都市
下水であり、前記濾過は１００メッシュのナイロン布を用いて行われる、ことを特徴とす
る請求項１に記載の方法。
【請求項3】
ステップＳ２において、前記静置時間は１５～６０ｍｉｎであり、前記遠心分離の速度は
５０００～７５００ｒｐｍであり、前記遠心分離時間は５～１０ｍｉｎである、ことを特
徴とする請求項１に記載の方法。
５０００～７５００ｒｐｍであり、前記遠心分離時間は５～１０ｍｉｎである、ことを特
徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項4】
ステップＳ３において、前記担体は、ガラス、シリカゲルフィルム、織物または可撓性プ
ラスチックである、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
ラスチックである、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項5】
ステップＳ４において、前記数回は２～５回である、ことを特徴とする請求項１に記載の
方法。
方法。
【請求項6】
ステップＳ５において、バイオフィルム培養は、自然光または人工光下で行われる必要が
あり、前記人工光の光強度は２６０μｍｏｌ／ｓ・ｍ２である、ことを特徴とする請求項
１に記載の方法。
あり、前記人工光の光強度は２６０μｍｏｌ／ｓ・ｍ２である、ことを特徴とする請求項
１に記載の方法。
【請求項7】
ステップＳ５において、バイオフィルム培養の合計時間は２週間未満である、ことを特徴
とする請求項１に記載の方法。
とする請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、汚水生物学的処理の技術分野に関し、具体的には藻類バイオフィルムの高速成
膜方法に関する。
膜方法に関する。
【背景技術】
【0002】
藻類バイオフィルムとは、真核微細藻類やシアノバクテリアを含む藻類が優占するバイオ
フィルム群集であり、一定の光量と湿度を有する表面に着生する。近年、藻類バイオフィ
ルムを利用した下水処理技術は、その高い窒素・リン利用効率、低炭素依存性、汚染物質
毒性に対する耐性、二酸化炭素固定能力、貴重なバイオマス生成物生成能力などの理由で
広く注目され、「カーボンニュートラル」の背景の下で、下水処理産業の低炭素化と発展
のための重要な技術の一つである。藻類バイオフィルムの形成には、微生物の可逆的な付
着とコロニー化、不可逆的な付着と凝集、バイオフィルムの発達、成熟した拡散の段階を
経る必要がある。このプロセスは時間がかかり、数週間から数ヶ月に及ぶこともある。バ
イオフィルム開始時間が過度に長いと、工学的応用の初期費用が増大し、藻類バイオフィ
ルム・プロセスの迅速な拡散には適さない。したがって、藻類バイオフィルムの高速成膜
方法の開発が急務である。
他のバイオフィルムの高速バイオフィルム形成方法については、ＣＮ１１２３０５０２９
では電極バイオフィルムの高速成形方法が開示されている。該解決策は、電気活性バクテ
リアと接着剤を混合して複合製剤を作り、コレクターにスピンコートすることで電極バイ
オフィルムを急速に形成させる。ＣＮ１１４５２４５０８では、バイオフィルター内の微
生物バイオフィルムを促進するための補強剤および方法を開示している。該解決策では、
高濃度のＬ－システインと補助アミノ酸（フェニルアラニン、プロリン、メチオニンの複
数または１種）を添加することにより、フィラーの迅速な皮膜形成を促進する。ＣＮ１１
３９９８７７６では、フィラーの迅速なバイオフィルムを促進するための改質方法を開示
している。該方法では、酸性の酸化剤を用いてフィラー表面を処理し、次に親水性のドー
パミンを導入してフィラー層の表面で酸化・自己重合させることで、フィラー表面の親水
性と密着性を変化させ、迅速な皮膜形成を促進する。ＣＮ１１１３４８７５１では、嫌気
性バイオフィルム反応器のための迅速なバイオフィルム成膜方法を開示している。該方法
では、好気性活性汚泥の接種から始まり、下水に有機炭素と腐植を加えて安定化させた後
、嫌気性活性汚泥をリアクターに接種し、糖アルコールと腐植を加えて膜の形成を促進す
る。
藻類バイオフィルムの迅速な開始に関する技術的解決策は少ない。ＣＮ１０９５９３６５
７では、ｐＨ調整に基づく微細藻類バイオフィルムの迅速接種法が開示されている。本方
法の工程には、補助藻類種を選択すること、接種すべき藻類種および補助藻類種を活性化
し予備培養すること、藻類－藻類共重合体懸濁液に混合すること、ｐＨ調整により酸性お
よびアルカリ性の藻類－藻類共重合体懸濁液を得ること、それらを混合し、接種すべき微
細藻類バイオフィルム培養系に接種して迅速接種を達成することが含まれる。しかし、こ
の方法には次のような問題点がある：（１）二元的な純粋藻類培養系を対象としており、
実際の下水処理シナリオにおける藻類－細菌共生の混合環境には適用できない、（２）ｐ
Ｈの調整とゼータ電位の測定が必要であり、酸やアルカリ試薬の消費量が多く、面倒なス
テップであり、一定のハードウェアの閾値が必要であるため、コストが高くなる、（３）
最終的に実現されるのは、藻類－藻類混合物の担体への急速な沈降であり、微細藻類など
の微生物が増殖表面に安定的に付着することは保証されない。さらに、他の種類のバイオ
フィルムの迅速な開始のために開発された方法もあるが、有機剤や強酸化剤の添加を伴う
など、コストが高く、二次汚染を引き起こしやすく、さらに、微生物組成、増殖条件、適
用シナリオが異なるため、これらの方法をそのまま藻類バイオフィルムの迅速形成に適用
することはできないという共通の問題がある。
フィルム群集であり、一定の光量と湿度を有する表面に着生する。近年、藻類バイオフィ
ルムを利用した下水処理技術は、その高い窒素・リン利用効率、低炭素依存性、汚染物質
毒性に対する耐性、二酸化炭素固定能力、貴重なバイオマス生成物生成能力などの理由で
広く注目され、「カーボンニュートラル」の背景の下で、下水処理産業の低炭素化と発展
のための重要な技術の一つである。藻類バイオフィルムの形成には、微生物の可逆的な付
着とコロニー化、不可逆的な付着と凝集、バイオフィルムの発達、成熟した拡散の段階を
経る必要がある。このプロセスは時間がかかり、数週間から数ヶ月に及ぶこともある。バ
イオフィルム開始時間が過度に長いと、工学的応用の初期費用が増大し、藻類バイオフィ
ルム・プロセスの迅速な拡散には適さない。したがって、藻類バイオフィルムの高速成膜
方法の開発が急務である。
他のバイオフィルムの高速バイオフィルム形成方法については、ＣＮ１１２３０５０２９
では電極バイオフィルムの高速成形方法が開示されている。該解決策は、電気活性バクテ
リアと接着剤を混合して複合製剤を作り、コレクターにスピンコートすることで電極バイ
オフィルムを急速に形成させる。ＣＮ１１４５２４５０８では、バイオフィルター内の微
生物バイオフィルムを促進するための補強剤および方法を開示している。該解決策では、
高濃度のＬ－システインと補助アミノ酸（フェニルアラニン、プロリン、メチオニンの複
数または１種）を添加することにより、フィラーの迅速な皮膜形成を促進する。ＣＮ１１
３９９８７７６では、フィラーの迅速なバイオフィルムを促進するための改質方法を開示
している。該方法では、酸性の酸化剤を用いてフィラー表面を処理し、次に親水性のドー
パミンを導入してフィラー層の表面で酸化・自己重合させることで、フィラー表面の親水
性と密着性を変化させ、迅速な皮膜形成を促進する。ＣＮ１１１３４８７５１では、嫌気
性バイオフィルム反応器のための迅速なバイオフィルム成膜方法を開示している。該方法
では、好気性活性汚泥の接種から始まり、下水に有機炭素と腐植を加えて安定化させた後
、嫌気性活性汚泥をリアクターに接種し、糖アルコールと腐植を加えて膜の形成を促進す
る。
藻類バイオフィルムの迅速な開始に関する技術的解決策は少ない。ＣＮ１０９５９３６５
７では、ｐＨ調整に基づく微細藻類バイオフィルムの迅速接種法が開示されている。本方
法の工程には、補助藻類種を選択すること、接種すべき藻類種および補助藻類種を活性化
し予備培養すること、藻類－藻類共重合体懸濁液に混合すること、ｐＨ調整により酸性お
よびアルカリ性の藻類－藻類共重合体懸濁液を得ること、それらを混合し、接種すべき微
細藻類バイオフィルム培養系に接種して迅速接種を達成することが含まれる。しかし、こ
の方法には次のような問題点がある：（１）二元的な純粋藻類培養系を対象としており、
実際の下水処理シナリオにおける藻類－細菌共生の混合環境には適用できない、（２）ｐ
Ｈの調整とゼータ電位の測定が必要であり、酸やアルカリ試薬の消費量が多く、面倒なス
テップであり、一定のハードウェアの閾値が必要であるため、コストが高くなる、（３）
最終的に実現されるのは、藻類－藻類混合物の担体への急速な沈降であり、微細藻類など
の微生物が増殖表面に安定的に付着することは保証されない。さらに、他の種類のバイオ
フィルムの迅速な開始のために開発された方法もあるが、有機剤や強酸化剤の添加を伴う
など、コストが高く、二次汚染を引き起こしやすく、さらに、微生物組成、増殖条件、適
用シナリオが異なるため、これらの方法をそのまま藻類バイオフィルムの迅速形成に適用
することはできないという共通の問題がある。
【発明の概要】
【0003】
本発明の藻類バイオフィルムの高速成膜方法は、
Ｓ１、活性汚泥、藻類菌体混合体および汚水を用意し、汚水を濾過し、濾過後汚水を収集
するステップと、
Ｓ２、活性汚泥と濾過後汚水を１ｇ：２０～５０ｍＬの割合で混合し、６０～８０℃に加
熱した後保温して攪拌し、攪拌時間は１０～６０ｍｉｎであり、静置または遠心分離し、
上澄液を収集し、活性汚泥細胞外抽出物を得るステップと、
Ｓ３、活性汚泥細胞外抽出物を１００～２００ｍＬ／ｍ２の塗布量で担体表面に塗布し、
３～８ｍｉｎ自然蒸発させて、活性汚泥細胞外抽出物を担持した担体を得るステップと、
Ｓ４、藻類菌体混合体を０．１～１００ｇ／ｍ２の塗布量で活性汚泥細胞外抽出物を担持
した担体表面に塗布し、その後ステップＳ３を数回繰り返して、藻類菌体混合体を担持し
た担体を得るステップと、
Ｓ５、藻類菌体混合体を担持した担体を前記濾過後汚水に浸漬してバイオフィルム培養し
、３～４日間バイオフィルム培養し、緑色薄い粘液層を形成した後、一日一回汚水を交換
してバイオフィルム培養を継続するステップと、を含む。
本発明の一側面として、ステップＳ１において、
前記活性汚泥は、都市下水処理場の生物槽の好気性部から得られた活性汚泥であり、該活
性汚泥は本分野の一般的な製品であり、入手が容易であり、コストが低く、
前記藻類菌体混合体は都市下水処理場の生物槽壁または二次沈殿槽壁の採光面から掻き取
られた藻類および細菌が混合された微生物群集であり、該藻類菌体混合体は本分野の一般
的な製品であり、どのような都市下水処理場も、採用されるプロセスに関係なく生物槽お
よび二次沈殿槽を有し、汚水処理は連続的なプロセスであり、したがって、都市下水処理
場の生物槽壁または二次沈殿槽壁からの生物群集は比較的安定しており、経時変化がなく
、入手が容易であり、コストが低く、
前記汚水は都市下水であり、都市下水は本分野の一般的な汚水の一つであり、
前記濾過は、１００メッシュナイロン布を用いて行われ、大きな粒子物質を去除する。
本発明の一側面として、ステップＳ２において、前記静置時間は１５～６０ｍｉｎであり
、前記遠心分離速度は５０００～７５００ｒｐｍであり、前記遠心分離時間は５～１０ｍ
ｉｎである。
本発明の一側面として、ステップＳ３において、前記担体は、ガラス、シリカゲルフィル
ム、織物または可撓性プラスチックである。
本発明の一側面として、ステップＳ４において、前記数回は２～５回である。
本発明の一側面として、ステップＳ５において、バイオフィルム培養は、自然光または人
工光下で行われる必要がある。
本発明の一側面として、ステップＳ５において、バイオフィルム培養の合計時間は２週間
未満である。
Ｓ１、活性汚泥、藻類菌体混合体および汚水を用意し、汚水を濾過し、濾過後汚水を収集
するステップと、
Ｓ２、活性汚泥と濾過後汚水を１ｇ：２０～５０ｍＬの割合で混合し、６０～８０℃に加
熱した後保温して攪拌し、攪拌時間は１０～６０ｍｉｎであり、静置または遠心分離し、
上澄液を収集し、活性汚泥細胞外抽出物を得るステップと、
Ｓ３、活性汚泥細胞外抽出物を１００～２００ｍＬ／ｍ２の塗布量で担体表面に塗布し、
３～８ｍｉｎ自然蒸発させて、活性汚泥細胞外抽出物を担持した担体を得るステップと、
Ｓ４、藻類菌体混合体を０．１～１００ｇ／ｍ２の塗布量で活性汚泥細胞外抽出物を担持
した担体表面に塗布し、その後ステップＳ３を数回繰り返して、藻類菌体混合体を担持し
た担体を得るステップと、
Ｓ５、藻類菌体混合体を担持した担体を前記濾過後汚水に浸漬してバイオフィルム培養し
、３～４日間バイオフィルム培養し、緑色薄い粘液層を形成した後、一日一回汚水を交換
してバイオフィルム培養を継続するステップと、を含む。
本発明の一側面として、ステップＳ１において、
前記活性汚泥は、都市下水処理場の生物槽の好気性部から得られた活性汚泥であり、該活
性汚泥は本分野の一般的な製品であり、入手が容易であり、コストが低く、
前記藻類菌体混合体は都市下水処理場の生物槽壁または二次沈殿槽壁の採光面から掻き取
られた藻類および細菌が混合された微生物群集であり、該藻類菌体混合体は本分野の一般
的な製品であり、どのような都市下水処理場も、採用されるプロセスに関係なく生物槽お
よび二次沈殿槽を有し、汚水処理は連続的なプロセスであり、したがって、都市下水処理
場の生物槽壁または二次沈殿槽壁からの生物群集は比較的安定しており、経時変化がなく
、入手が容易であり、コストが低く、
前記汚水は都市下水であり、都市下水は本分野の一般的な汚水の一つであり、
前記濾過は、１００メッシュナイロン布を用いて行われ、大きな粒子物質を去除する。
本発明の一側面として、ステップＳ２において、前記静置時間は１５～６０ｍｉｎであり
、前記遠心分離速度は５０００～７５００ｒｐｍであり、前記遠心分離時間は５～１０ｍ
ｉｎである。
本発明の一側面として、ステップＳ３において、前記担体は、ガラス、シリカゲルフィル
ム、織物または可撓性プラスチックである。
本発明の一側面として、ステップＳ４において、前記数回は２～５回である。
本発明の一側面として、ステップＳ５において、バイオフィルム培養は、自然光または人
工光下で行われる必要がある。
本発明の一側面として、ステップＳ５において、バイオフィルム培養の合計時間は２週間
未満である。
【発明の効果】
【0004】
先行技術と比較すると、本発明は以下の顕著な利点を有する。
（１）本発明の方法は、藻類バイオフィルムの成膜周期を２週間以内に短縮することに成
功し、藻類バイオフィルム汚水処理プロセスのバイオフィルム開始時間を大幅に節約する
ことができる。
（２）本発明の方法は、藻類バイオフィルムを形成するのに１週間しか必要としないため
、典型的な都市下水取水条件下の処理後排水が《都市汚水処理場汚染物の排出標準》（Ｇ
Ｂ １８９１８－２００２）中の１級Ａ標準まで達成するのに十分である。
（３）本発明の方法は、既存の高速バイオフィルム方法と比較すると、化学試薬および特
殊装置の使用を効果的に低減し、方法に必要なコストおよび技術的閾値を低減し、急速な
普及に資し、普遍的に適用でき、異なる担体材料に対して良好な促進効果を有する。
（１）本発明の方法は、藻類バイオフィルムの成膜周期を２週間以内に短縮することに成
功し、藻類バイオフィルム汚水処理プロセスのバイオフィルム開始時間を大幅に節約する
ことができる。
（２）本発明の方法は、藻類バイオフィルムを形成するのに１週間しか必要としないため
、典型的な都市下水取水条件下の処理後排水が《都市汚水処理場汚染物の排出標準》（Ｇ
Ｂ １８９１８－２００２）中の１級Ａ標準まで達成するのに十分である。
（３）本発明の方法は、既存の高速バイオフィルム方法と比較すると、化学試薬および特
殊装置の使用を効果的に低減し、方法に必要なコストおよび技術的閾値を低減し、急速な
普及に資し、普遍的に適用でき、異なる担体材料に対して良好な促進効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【0005】
【図1】本発明の実施例１の藻類バイオフィルムの異なる時間における断面図である。
【図2】本発明の実施例４における実験組および対照組の成膜効果比較図である。
【図3】本発明の実施例５における反応器のバイオフィルム培養過程の変化を示す写真である。
【図4】本発明の試験例で検討した異なる処理方法による藻類バイオフィルムの４つの材料表面（綿布、ガラス、シリカゲルおよび可撓性プラスチック）上の高速成膜に対する促進作用を示す図である。
【図5】本発明の試験例で検討した異なる処理方法による藻類バイオフィルムが４つの材料表面（綿布、ガラス、シリカゲルおよび可撓性プラスチック）上に２週間後に形成された膜の汚水処理効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0006】
以下、添付図面と併せて本発明の技術的解決策をさらに説明する。
実施例１
本実施例では、担体としてガラスを用い、藻類バイオフィルムプロファイル高速成膜過程
を観察する。
Ｓ１、ある都市下水処理場の好気性部から排出されたばかりの活性汚泥を採取し、スクレ
ーパーで二次沈殿槽壁の藻類菌体混合体を掻き取り、同時にグリッド後の水サンプルを採
取し、１００メッシュのナイロン布で濾過した後容器に収集し、濾過後汚水を得、
Ｓ２、秤量法で活性汚泥の汚泥濃度（ＭＬＳＳ）を測定し、活性汚泥１ｇ（乾燥重量）当
たりに２５ｍＬ濾過後汚水を加え、磁気攪拌に入れて６０℃まで加熱して３０ｍｉｎ維持
し、遠心分離機が５０００ｒｐｍの回転数下で５ｍｉｎ遠心分離し、上澄液を採取して活
性汚泥細胞外抽出物を得、
Ｓ３、ガラスを培養皿に入れ、活性汚泥細胞外抽出物を１２５ｍＬ／ｍ２の塗布量でガラ
ス表面に塗布し、放置させて３ｍｉｎ蒸発させ、活性汚泥細胞外抽出物を含むスライドを
得、
Ｓ４、藻類菌体混合体を７５ｇ／ｍ２の塗布量で活性汚泥細胞外抽出物を含むガラス表面
に塗布し、上記ステップＳ３の塗布－蒸発ステップを３回繰り返し、藻類菌体混合体がス
ライド表面に強固に結合したことを観察し、ここで、藻類菌体混合体を添加した後のステ
ップＳ３の最初の繰り返し、およびステップＳ３の最後の繰り返しにおいて、蒸発時間を
５ｍｉｎに変更し、藻類菌体混合体を含むスライドを得、
Ｓ５、藻類菌体混合体を含むスライドを入れた培養皿を人工気候インキュベーターに入れ
、光強度２６０μｍｏｌ／ｓ・ｍ２、光照：明暗サイクル１２ｈ：１２ｈとし、濾過後汚
水（濾過後汚水を培養液とし）にゆっくり浸漬してバイオフィルム培養を行い、３日後、
初めて培養液を交換し、藻類バイオフィルムプロファイルを記録し、その後１日１回培養
液を交換し、６日目と１４日目に藻類バイオフィルムプロファイルを記録し、藻類バイオ
フィルムプロファイルは図１に示される。
図１は本発明の実施例１の藻類バイオフィルムの異なる時間の断面図であり、図１から分
かるように、本発明の方法を用いてバイオフィルム培養を行い、３日目にはすでに肉眼で
見える藻類バイオフィルムの薄い層が存在し、２週間後、２ｍｍを超える厚さの緻密な藻
類バイオフィルムを形成することができる。従来の実験および文献で報告されている成膜
時間（１ヶ月から数ヶ月）と比較すると、本方法の成膜時間は顕著に短縮される。
実施例１
本実施例では、担体としてガラスを用い、藻類バイオフィルムプロファイル高速成膜過程
を観察する。
Ｓ１、ある都市下水処理場の好気性部から排出されたばかりの活性汚泥を採取し、スクレ
ーパーで二次沈殿槽壁の藻類菌体混合体を掻き取り、同時にグリッド後の水サンプルを採
取し、１００メッシュのナイロン布で濾過した後容器に収集し、濾過後汚水を得、
Ｓ２、秤量法で活性汚泥の汚泥濃度（ＭＬＳＳ）を測定し、活性汚泥１ｇ（乾燥重量）当
たりに２５ｍＬ濾過後汚水を加え、磁気攪拌に入れて６０℃まで加熱して３０ｍｉｎ維持
し、遠心分離機が５０００ｒｐｍの回転数下で５ｍｉｎ遠心分離し、上澄液を採取して活
性汚泥細胞外抽出物を得、
Ｓ３、ガラスを培養皿に入れ、活性汚泥細胞外抽出物を１２５ｍＬ／ｍ２の塗布量でガラ
ス表面に塗布し、放置させて３ｍｉｎ蒸発させ、活性汚泥細胞外抽出物を含むスライドを
得、
Ｓ４、藻類菌体混合体を７５ｇ／ｍ２の塗布量で活性汚泥細胞外抽出物を含むガラス表面
に塗布し、上記ステップＳ３の塗布－蒸発ステップを３回繰り返し、藻類菌体混合体がス
ライド表面に強固に結合したことを観察し、ここで、藻類菌体混合体を添加した後のステ
ップＳ３の最初の繰り返し、およびステップＳ３の最後の繰り返しにおいて、蒸発時間を
５ｍｉｎに変更し、藻類菌体混合体を含むスライドを得、
Ｓ５、藻類菌体混合体を含むスライドを入れた培養皿を人工気候インキュベーターに入れ
、光強度２６０μｍｏｌ／ｓ・ｍ２、光照：明暗サイクル１２ｈ：１２ｈとし、濾過後汚
水（濾過後汚水を培養液とし）にゆっくり浸漬してバイオフィルム培養を行い、３日後、
初めて培養液を交換し、藻類バイオフィルムプロファイルを記録し、その後１日１回培養
液を交換し、６日目と１４日目に藻類バイオフィルムプロファイルを記録し、藻類バイオ
フィルムプロファイルは図１に示される。
図１は本発明の実施例１の藻類バイオフィルムの異なる時間の断面図であり、図１から分
かるように、本発明の方法を用いてバイオフィルム培養を行い、３日目にはすでに肉眼で
見える藻類バイオフィルムの薄い層が存在し、２週間後、２ｍｍを超える厚さの緻密な藻
類バイオフィルムを形成することができる。従来の実験および文献で報告されている成膜
時間（１ヶ月から数ヶ月）と比較すると、本方法の成膜時間は顕著に短縮される。
【0007】
実施例２
本実施例では、担体としてガラスを用い、藻類バイオフィルムプロファイル高速成膜過程
を観察する。
Ｓ１、ある都市下水処理場の好気性部から排出されたばかりの活性汚泥を採集し、スクレ
ーパーで二次沈殿槽壁の藻類菌体混合体を掻き取り、グリッド後の水サンプルを同時に採
集し、１００メッシュのナイロン布で濾過した後容器に収集し、濾過後汚水を得、
Ｓ２、秤量法で活性汚泥の汚泥濃度（ＭＬＳＳ）を測定し、活性汚泥１ｇ（乾燥重量）あ
たりに２０ｍＬ濾過後汚水を加え、磁気攪拌に入れて６０℃まで加熱し１０ｍｉｎ維持し
、遠心分離機で６０００ｒｐｍの回転数下で６ｍｉｎ遠心分離し、上澄液を採取して活性
汚泥細胞外抽出物を得、
Ｓ３、ガラスを培養皿に入れ、活性汚泥細胞外抽出物を１００ｍＬ／ｍ２の塗布量でガラ
ス表面に塗布し、放置させて５ｍｉｎ蒸発させ、活性汚泥細胞外抽出物を含むスライドを
得、
Ｓ４、藻類菌体混合体を０．１ｇ／ｍ２の塗布量で活性汚泥細胞外抽出物を含むガラス表
面に塗布し、上記ステップＳ３の塗布－蒸発ステップを５回繰り返し、藻類菌体混合体が
強固にスライド表面に結合したことを観察し、藻類菌体混合体を含むスライドを得、
Ｓ５、藻類菌体混合体を含むスライドを入れた培養皿を人工気候インキュベーターに入れ
、光強度２６０μｍｏｌ／ｓ・ｍ２、光照：明暗サイクル１２ｈ：１２ｈとし、濾過後汚
水（濾過後汚水を培養液とし）にゆっくりと浸漬させてバイオフィルム培養を行い、３日
後に初めて培養液を交換し、その後１日１回培養液を交換し、合計１３日間培養した。
本実施例では、担体としてガラスを用い、藻類バイオフィルムプロファイル高速成膜過程
を観察する。
Ｓ１、ある都市下水処理場の好気性部から排出されたばかりの活性汚泥を採集し、スクレ
ーパーで二次沈殿槽壁の藻類菌体混合体を掻き取り、グリッド後の水サンプルを同時に採
集し、１００メッシュのナイロン布で濾過した後容器に収集し、濾過後汚水を得、
Ｓ２、秤量法で活性汚泥の汚泥濃度（ＭＬＳＳ）を測定し、活性汚泥１ｇ（乾燥重量）あ
たりに２０ｍＬ濾過後汚水を加え、磁気攪拌に入れて６０℃まで加熱し１０ｍｉｎ維持し
、遠心分離機で６０００ｒｐｍの回転数下で６ｍｉｎ遠心分離し、上澄液を採取して活性
汚泥細胞外抽出物を得、
Ｓ３、ガラスを培養皿に入れ、活性汚泥細胞外抽出物を１００ｍＬ／ｍ２の塗布量でガラ
ス表面に塗布し、放置させて５ｍｉｎ蒸発させ、活性汚泥細胞外抽出物を含むスライドを
得、
Ｓ４、藻類菌体混合体を０．１ｇ／ｍ２の塗布量で活性汚泥細胞外抽出物を含むガラス表
面に塗布し、上記ステップＳ３の塗布－蒸発ステップを５回繰り返し、藻類菌体混合体が
強固にスライド表面に結合したことを観察し、藻類菌体混合体を含むスライドを得、
Ｓ５、藻類菌体混合体を含むスライドを入れた培養皿を人工気候インキュベーターに入れ
、光強度２６０μｍｏｌ／ｓ・ｍ２、光照：明暗サイクル１２ｈ：１２ｈとし、濾過後汚
水（濾過後汚水を培養液とし）にゆっくりと浸漬させてバイオフィルム培養を行い、３日
後に初めて培養液を交換し、その後１日１回培養液を交換し、合計１３日間培養した。
【0008】
実施例３
本実施例では、担体としてガラスを用い、藻類バイオフィルムプロファイル高速成膜過程
を観察する。
Ｓ１、ある都市下水処理場の好気性部から排出されたばかりの活性汚泥を採集し、スクレ
ーパーで二次沈殿槽壁の藻類菌体混合体を掻き取り、グリッド後の水サンプルを同時に収
集し、１００メッシュのナイロン布で濾過した後容器に収集し、濾過後汚水を得、
Ｓ２、秤量法で活性汚泥の汚泥濃度（ＭＬＳＳ）を測定し、活性汚泥１ｇ（乾燥重量）当
たりに５０Ｌ濾過後汚水を加え、磁気攪拌に入れて８０℃まで加熱して６０ｍｉｎ維持し
、遠心分離機で７５００ｒｐｍの回転数下で１０ｍｉｎ遠心分離し、上澄液を採取して活
性汚泥細胞外抽出物を得、
Ｓ３、ガラスを培養皿に入れ、活性汚泥細胞外抽出物を２００ｍＬ／ｍ２の塗布量でガラ
ス表面に塗布し、放置させて８ｍｉｎ蒸発させ、活性汚泥細胞外抽出物を含むスライドを
得、
Ｓ４、藻類菌体混合体を１００ｇ／ｍ２の塗布量で活性汚泥細胞外抽出物を含むガラス表
面に塗布し、上記ステップＳ３の塗布－蒸発ステップを２回繰り返し、藻類菌体混合体が
強固にスライド表面に結合したことを観察し、ここで、藻類菌体混合体添加後のステップ
Ｓ３の最初の繰り返し、およびステップＳ３の最後の繰り返しには、蒸発時間を５ｍｉｎ
に変更して藻類菌体混合体を含むスライドを得、
Ｓ５、藻類菌体混合体を含むスライドを入れた培養皿を人工気候インキュベーターに入れ
、光強度２６０μｍｏｌ／ｓ・ｍ２、光照：明暗サイクル１２ｈ：１２ｈとし、濾過後汚
水（濾過後汚水を培養液とし）にゆっくりと浸漬させてバイオフィルム培養を行い、４日
間後初めて培養液を交換し、その後１日１回培養液を交換し、合計１４日間培養した。
本実施例では、担体としてガラスを用い、藻類バイオフィルムプロファイル高速成膜過程
を観察する。
Ｓ１、ある都市下水処理場の好気性部から排出されたばかりの活性汚泥を採集し、スクレ
ーパーで二次沈殿槽壁の藻類菌体混合体を掻き取り、グリッド後の水サンプルを同時に収
集し、１００メッシュのナイロン布で濾過した後容器に収集し、濾過後汚水を得、
Ｓ２、秤量法で活性汚泥の汚泥濃度（ＭＬＳＳ）を測定し、活性汚泥１ｇ（乾燥重量）当
たりに５０Ｌ濾過後汚水を加え、磁気攪拌に入れて８０℃まで加熱して６０ｍｉｎ維持し
、遠心分離機で７５００ｒｐｍの回転数下で１０ｍｉｎ遠心分離し、上澄液を採取して活
性汚泥細胞外抽出物を得、
Ｓ３、ガラスを培養皿に入れ、活性汚泥細胞外抽出物を２００ｍＬ／ｍ２の塗布量でガラ
ス表面に塗布し、放置させて８ｍｉｎ蒸発させ、活性汚泥細胞外抽出物を含むスライドを
得、
Ｓ４、藻類菌体混合体を１００ｇ／ｍ２の塗布量で活性汚泥細胞外抽出物を含むガラス表
面に塗布し、上記ステップＳ３の塗布－蒸発ステップを２回繰り返し、藻類菌体混合体が
強固にスライド表面に結合したことを観察し、ここで、藻類菌体混合体添加後のステップ
Ｓ３の最初の繰り返し、およびステップＳ３の最後の繰り返しには、蒸発時間を５ｍｉｎ
に変更して藻類菌体混合体を含むスライドを得、
Ｓ５、藻類菌体混合体を含むスライドを入れた培養皿を人工気候インキュベーターに入れ
、光強度２６０μｍｏｌ／ｓ・ｍ２、光照：明暗サイクル１２ｈ：１２ｈとし、濾過後汚
水（濾過後汚水を培養液とし）にゆっくりと浸漬させてバイオフィルム培養を行い、４日
間後初めて培養液を交換し、その後１日１回培養液を交換し、合計１４日間培養した。
【0009】
実施例４
本実施では、活性汚泥抽出液を塗布するステップについて、抽出液で処理し、抽出液で処
理しない綿布の表面成膜速度を比較した。
Ｓ１、サンプル収集ステップは実施例１中のステップＳ１と同じであり、
Ｓ２、活性汚泥１ｇ（乾燥重量）当たりに５０ｍＬ濾過後汚水を加え、磁気攪拌に入れて
６０℃まで加熱して６０ｍｉｎ維持し、遠心分離機で４０００ｇ遠心力下で１０ｍｉｎ遠
心分離し、上澄液を採取して活性汚泥細胞外抽出物を得、
Ｓ３、材料表面処理
実験組：活性汚泥細胞外抽出物を綿布表面に均一に塗布し、実験過程は実施例１中のステ
ップＳ３と同じであり、
対照組：汚水場濾過後進水を綿布表面に均一に塗布し、実験過程は実施例１中のステップ
Ｓ３と同じであるが、活性汚泥細胞外抽出物を汚水場濾過後進水に置き換え、
ステップＳ４およびステップＳ５はそれぞれ実施例１中のステップＳ４およびステップＳ
５の実験過程と同じであるが、藻類菌体混合体の塗布量と綿布表面積の比を０．５ｇ／ｍ
２に減らした。
それぞれ実験組および対照組の担体表面の担持状況を記録し、図２に示されるように、３
日目に実験組および対照組の成膜状況を再度比較した。図２は本発明の実施例４中の実験
組および対照組の成膜効果比較図であり、図２から分かるように、活性汚泥細胞外抽出物
で処理した実験組では、活性汚泥細胞外抽出物で処理しない対照組と比較すると、より多
くの初期藻類菌体共生体が担体表面に固定され、３日後により緻密な藻類バイオフィルム
が形成され、これは、本方法で提案する活性汚泥細胞外抽出物を塗布するステップは藻類
バイオフィルム高速形成を促進する鍵である。
本実施では、活性汚泥抽出液を塗布するステップについて、抽出液で処理し、抽出液で処
理しない綿布の表面成膜速度を比較した。
Ｓ１、サンプル収集ステップは実施例１中のステップＳ１と同じであり、
Ｓ２、活性汚泥１ｇ（乾燥重量）当たりに５０ｍＬ濾過後汚水を加え、磁気攪拌に入れて
６０℃まで加熱して６０ｍｉｎ維持し、遠心分離機で４０００ｇ遠心力下で１０ｍｉｎ遠
心分離し、上澄液を採取して活性汚泥細胞外抽出物を得、
Ｓ３、材料表面処理
実験組：活性汚泥細胞外抽出物を綿布表面に均一に塗布し、実験過程は実施例１中のステ
ップＳ３と同じであり、
対照組：汚水場濾過後進水を綿布表面に均一に塗布し、実験過程は実施例１中のステップ
Ｓ３と同じであるが、活性汚泥細胞外抽出物を汚水場濾過後進水に置き換え、
ステップＳ４およびステップＳ５はそれぞれ実施例１中のステップＳ４およびステップＳ
５の実験過程と同じであるが、藻類菌体混合体の塗布量と綿布表面積の比を０．５ｇ／ｍ
２に減らした。
それぞれ実験組および対照組の担体表面の担持状況を記録し、図２に示されるように、３
日目に実験組および対照組の成膜状況を再度比較した。図２は本発明の実施例４中の実験
組および対照組の成膜効果比較図であり、図２から分かるように、活性汚泥細胞外抽出物
で処理した実験組では、活性汚泥細胞外抽出物で処理しない対照組と比較すると、より多
くの初期藻類菌体共生体が担体表面に固定され、３日後により緻密な藻類バイオフィルム
が形成され、これは、本方法で提案する活性汚泥細胞外抽出物を塗布するステップは藻類
バイオフィルム高速形成を促進する鍵である。
【0010】
実施例５
本実施例では、伝達装置を用いて塗布－蒸発ステップの自動化を実現し、同時に本方法を
実際の藻類バイオフィルム反応器で使用し、その汚水処理効果を検証した。
Ｓ１、サンプル収集は実施例１中のステップＳ１と同じであり、
Ｓ２、活性汚泥１ｇ（乾燥重量）当たりに２０ｍＬ濾過後汚水を加え、磁気攪拌に入れて
８０℃まで加熱して６０ｍｉｎ維持し、遠心分離機で６０００ｇ遠心力下で１０ｍｉｎ遠
心分離し、上澄液を採取して活性汚泥細胞外抽出物を得、
Ｓ３、シリカゲルフィルムを伝達装置の二重回転軸に載せて垂直コンベアベルトのような
反応器を形成し、底端にプールを形成し、活性汚泥細胞外抽出物をプールに流し込み、シ
リカゲルフィルムが底端まで回転すると活性汚泥細胞外抽出物にちょうど触れることがで
き、シリカゲルフィルムの回転数を１ターン周期が５ｍｉｎであるように制御し、これに
より、活性汚泥細胞外抽出物の塗布と蒸発自動化を達成し、活性汚泥細胞外抽出物を含む
シリカゲルフィルムを得、
Ｓ４、シリカゲルフィルムを１ターン回転させた後、藻類菌体混合体と塗布表面積比１０
０ｇ／ｍ２で、藻類菌体混合体を活性汚泥細胞外抽出物を含むシリカゲルフィルムの活性
汚泥細胞外抽出物表面に塗布した。回転数を１ターン７ｍｉｎに調節し、塗布－蒸発ステ
ップを５回自動的に繰り返し、藻類菌体混合体が強固にスライド表面に結合したことを観
察し、藻類菌体混合体を含むシリカゲルフィルムを得、
Ｓ５、図３に示すように、藻類菌体混合体を含むシリカゲルフィルムの反応器を日光実験
室に設置し、実際の日光条件に曝し、プールに濾過後汚水を満たし、最初の３日間はプー
ル内の水を交換せず、その後、毎日水力保持時間を２４ｈとした後汚水を交換してバイオ
フィルム培養を行い、藻類菌体混合体の塗布前後、藻類菌体混合体を塗布した後１、３、
７日目の担体表面バイオフィルム担持状況を記録した。
図３は、本発明の実施例５中の反応器バイオフィルム培養過程の変化を示す写真であり、
図３から分かるように、藻類菌体混合体を塗布した後の担体表面に接種後大量の初期藻類
菌体共生体が付着し、その後の藻類バイオフィルムの迅速な拡大の基礎を提供する。初期
群集付着強化に基づいて７日後に藻類バイオフィルムが担体表面全体に成長し、バイオマ
スが３２．６ｇ／ｍ２に達した。
その後、形成された藻類バイオフィルムの汚水処理効果を評価するために、水の化学的酸
素要求量（ＣＯＤ）、全窒素（ＴＮ）および全リン（ＴＰ）の値を検出し、化学的酸素要
求量（ＣＯＤ）、全窒素（ＴＮ）および全リン（ＴＰ）は《都市汚水処理場汚染物の排出
標準》（ＧＢ １８９１８－２００２）中の表７に規定されている方法に従って検出され
、排水の水質を測定した結果、ＣＯＤが２１．４±５．９ｍｇ／Ｌ、ＴＮが５．２±２．
３ｍｇ／Ｌ、ＴＰが０．２３±０．１９ｍｇ／Ｌであり、これらの値は《都市汚水処理場
汚染物の排出標準》（ＧＢ １８９１８－２００２）に規定されている１級Ａ標準以内に
あり、これは、本方法の高速開始の藻類バイオフィルムは非常に高い汚水処理効果を有す
ることが実証された。さらに、本実施例は、本発明で使用される方法は合理的な装置設計
により自動化でき、幅広い見込みを有することが確認できる。
本実施例では、伝達装置を用いて塗布－蒸発ステップの自動化を実現し、同時に本方法を
実際の藻類バイオフィルム反応器で使用し、その汚水処理効果を検証した。
Ｓ１、サンプル収集は実施例１中のステップＳ１と同じであり、
Ｓ２、活性汚泥１ｇ（乾燥重量）当たりに２０ｍＬ濾過後汚水を加え、磁気攪拌に入れて
８０℃まで加熱して６０ｍｉｎ維持し、遠心分離機で６０００ｇ遠心力下で１０ｍｉｎ遠
心分離し、上澄液を採取して活性汚泥細胞外抽出物を得、
Ｓ３、シリカゲルフィルムを伝達装置の二重回転軸に載せて垂直コンベアベルトのような
反応器を形成し、底端にプールを形成し、活性汚泥細胞外抽出物をプールに流し込み、シ
リカゲルフィルムが底端まで回転すると活性汚泥細胞外抽出物にちょうど触れることがで
き、シリカゲルフィルムの回転数を１ターン周期が５ｍｉｎであるように制御し、これに
より、活性汚泥細胞外抽出物の塗布と蒸発自動化を達成し、活性汚泥細胞外抽出物を含む
シリカゲルフィルムを得、
Ｓ４、シリカゲルフィルムを１ターン回転させた後、藻類菌体混合体と塗布表面積比１０
０ｇ／ｍ２で、藻類菌体混合体を活性汚泥細胞外抽出物を含むシリカゲルフィルムの活性
汚泥細胞外抽出物表面に塗布した。回転数を１ターン７ｍｉｎに調節し、塗布－蒸発ステ
ップを５回自動的に繰り返し、藻類菌体混合体が強固にスライド表面に結合したことを観
察し、藻類菌体混合体を含むシリカゲルフィルムを得、
Ｓ５、図３に示すように、藻類菌体混合体を含むシリカゲルフィルムの反応器を日光実験
室に設置し、実際の日光条件に曝し、プールに濾過後汚水を満たし、最初の３日間はプー
ル内の水を交換せず、その後、毎日水力保持時間を２４ｈとした後汚水を交換してバイオ
フィルム培養を行い、藻類菌体混合体の塗布前後、藻類菌体混合体を塗布した後１、３、
７日目の担体表面バイオフィルム担持状況を記録した。
図３は、本発明の実施例５中の反応器バイオフィルム培養過程の変化を示す写真であり、
図３から分かるように、藻類菌体混合体を塗布した後の担体表面に接種後大量の初期藻類
菌体共生体が付着し、その後の藻類バイオフィルムの迅速な拡大の基礎を提供する。初期
群集付着強化に基づいて７日後に藻類バイオフィルムが担体表面全体に成長し、バイオマ
スが３２．６ｇ／ｍ２に達した。
その後、形成された藻類バイオフィルムの汚水処理効果を評価するために、水の化学的酸
素要求量（ＣＯＤ）、全窒素（ＴＮ）および全リン（ＴＰ）の値を検出し、化学的酸素要
求量（ＣＯＤ）、全窒素（ＴＮ）および全リン（ＴＰ）は《都市汚水処理場汚染物の排出
標準》（ＧＢ １８９１８－２００２）中の表７に規定されている方法に従って検出され
、排水の水質を測定した結果、ＣＯＤが２１．４±５．９ｍｇ／Ｌ、ＴＮが５．２±２．
３ｍｇ／Ｌ、ＴＰが０．２３±０．１９ｍｇ／Ｌであり、これらの値は《都市汚水処理場
汚染物の排出標準》（ＧＢ １８９１８－２００２）に規定されている１級Ａ標準以内に
あり、これは、本方法の高速開始の藻類バイオフィルムは非常に高い汚水処理効果を有す
ることが実証された。さらに、本実施例は、本発明で使用される方法は合理的な装置設計
により自動化でき、幅広い見込みを有することが確認できる。
【0011】
試験例１
それぞれ本発明の実施例１の方法、特許ＣＮ１０９５９３６５７のｐＨ調整法（接種物ｚ
ｅｔａ電位が０になるまで接種液ｐＨを調整し）、特許ＣＮ１１４５２４５０８のアミノ
酸法（Ｌ－システイン２．０ｇ／Ｌおよびフェニルアラニン、プロリン、メチオニンのア
ミノ酸を各０．４ｇ／Ｌ添加する）、特許ＣＮ１１３９９８７７６の酸化＋ドーパミン法
（フィラー表面を酸性酸化剤で処理した後、親水性ドーパミンを導入する方法）、および
何も処理しないブランク対照組を用いて検討した。酸化＋ドーパミン法は綿布およびシリ
カゲル材料に適用できないため、本試験方法においてこれらの２つの材料を用いた実験結
果がない。
図４の結果によると、本方法は藻類バイオフィルム高速成膜の促進作用が既存の他の方法
よりも顕著に高い。
試験例２
本試験例は、主に異なる処理方法による藻類バイオフィルムが４つの材料表面（綿布、ガ
ラス、シリカゲルおよび可撓性プラスチック）上で２週間に形成された膜の汚水処理効果
（排水ＣＯＤ、ＴＮ、ＴＰの濃度）を比較した。試験結果が図５に示され、明らかに、本
発明の実施例１の方法で形成された藻類バイオフィルムは２週間で非常に良い汚水処理効
果を達成することができ、排水ＣＯＤ、ＴＮ、ＴＰの濃度は他の方法よりも顕著に低く、
これは、本方法で高速に形成された藻類バイオフィルムは汚水処理効果の面でも非常に有
利であることが明らかである。
それぞれ本発明の実施例１の方法、特許ＣＮ１０９５９３６５７のｐＨ調整法（接種物ｚ
ｅｔａ電位が０になるまで接種液ｐＨを調整し）、特許ＣＮ１１４５２４５０８のアミノ
酸法（Ｌ－システイン２．０ｇ／Ｌおよびフェニルアラニン、プロリン、メチオニンのア
ミノ酸を各０．４ｇ／Ｌ添加する）、特許ＣＮ１１３９９８７７６の酸化＋ドーパミン法
（フィラー表面を酸性酸化剤で処理した後、親水性ドーパミンを導入する方法）、および
何も処理しないブランク対照組を用いて検討した。酸化＋ドーパミン法は綿布およびシリ
カゲル材料に適用できないため、本試験方法においてこれらの２つの材料を用いた実験結
果がない。
図４の結果によると、本方法は藻類バイオフィルム高速成膜の促進作用が既存の他の方法
よりも顕著に高い。
試験例２
本試験例は、主に異なる処理方法による藻類バイオフィルムが４つの材料表面（綿布、ガ
ラス、シリカゲルおよび可撓性プラスチック）上で２週間に形成された膜の汚水処理効果
（排水ＣＯＤ、ＴＮ、ＴＰの濃度）を比較した。試験結果が図５に示され、明らかに、本
発明の実施例１の方法で形成された藻類バイオフィルムは２週間で非常に良い汚水処理効
果を達成することができ、排水ＣＯＤ、ＴＮ、ＴＰの濃度は他の方法よりも顕著に低く、
これは、本方法で高速に形成された藻類バイオフィルムは汚水処理効果の面でも非常に有
利であることが明らかである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【手続補正書】
【提出日】2024-06-21
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ステップＳ１、ある都市下水処理場の好気性部から排出されたばかりの活性汚泥を採取し
、スクレーパーで二次沈殿槽壁の藻類菌体混合体を掻き取り、同時にグリッド後の水サン
プルを採取し、１００メッシュのナイロン布で濾過した後容器に収集し、濾過後汚水を得
るステップと、
ステップＳ２、秤量法で活性汚泥の汚泥濃度（ＭＬＳＳ）を測定し、活性汚泥１ｇ（乾燥
重量）当たりに２５ｍＬ濾過後汚水を加え、磁気攪拌に入れて６０℃まで加熱して３０ｍ
ｉｎ維持し、遠心分離機が５０００ｒｐｍの回転数下で５ｍｉｎ遠心分離し、上澄液を採
取して活性汚泥細胞外抽出物を得るステップと、
ステップＳ３、ガラスを培養皿に入れ、活性汚泥細胞外抽出物を１２５ｍＬ／ｍ２の塗布
量でガラス表面に塗布し、放置させて３ｍｉｎ蒸発させ、活性汚泥細胞外抽出物を含むス
ライドを得るステップと、
ステップＳ４、藻類菌体混合体を７５ｇ／ｍ２の塗布量で活性汚泥細胞外抽出物を含むガ
ラス表面に塗布し、上記ステップＳ３の塗布－蒸発ステップを３回繰り返し、藻類菌体混
合体がスライド表面に強固に結合したことを観察し、ここで、藻類菌体混合体を添加した
後のステップＳ３の最初の繰り返し、およびステップＳ３の最後の繰り返しにおいて、蒸
発時間を５ｍｉｎに変更し、藻類菌体混合体を含むスライドを得るステップと、
Ｓ５、藻類菌体混合体を含むスライドを入れた培養皿を人工気候インキュベーターに入れ
、光強度２６０μｍｏｌ／ｓ・ｍ２、光照：明暗サイクル１２ｈ：１２ｈとし、濾過後汚
水を培養液として浸漬してバイオフィルム培養を行い、３日後、初めて培養液を交換し、
藻類バイオフィルムプロファイルを記録し、その後１日１回培養液を交換し、６日目と１
４日目に藻類バイオフィルムプロファイルを記録するステップと、
を含む、ことを特徴とする藻類バイオフィルムの高速成膜方法。
、スクレーパーで二次沈殿槽壁の藻類菌体混合体を掻き取り、同時にグリッド後の水サン
プルを採取し、１００メッシュのナイロン布で濾過した後容器に収集し、濾過後汚水を得
るステップと、
ステップＳ２、秤量法で活性汚泥の汚泥濃度（ＭＬＳＳ）を測定し、活性汚泥１ｇ（乾燥
重量）当たりに２５ｍＬ濾過後汚水を加え、磁気攪拌に入れて６０℃まで加熱して３０ｍ
ｉｎ維持し、遠心分離機が５０００ｒｐｍの回転数下で５ｍｉｎ遠心分離し、上澄液を採
取して活性汚泥細胞外抽出物を得るステップと、
ステップＳ３、ガラスを培養皿に入れ、活性汚泥細胞外抽出物を１２５ｍＬ／ｍ２の塗布
量でガラス表面に塗布し、放置させて３ｍｉｎ蒸発させ、活性汚泥細胞外抽出物を含むス
ライドを得るステップと、
ステップＳ４、藻類菌体混合体を７５ｇ／ｍ２の塗布量で活性汚泥細胞外抽出物を含むガ
ラス表面に塗布し、上記ステップＳ３の塗布－蒸発ステップを３回繰り返し、藻類菌体混
合体がスライド表面に強固に結合したことを観察し、ここで、藻類菌体混合体を添加した
後のステップＳ３の最初の繰り返し、およびステップＳ３の最後の繰り返しにおいて、蒸
発時間を５ｍｉｎに変更し、藻類菌体混合体を含むスライドを得るステップと、
Ｓ５、藻類菌体混合体を含むスライドを入れた培養皿を人工気候インキュベーターに入れ
、光強度２６０μｍｏｌ／ｓ・ｍ２、光照：明暗サイクル１２ｈ：１２ｈとし、濾過後汚
水を培養液として浸漬してバイオフィルム培養を行い、３日後、初めて培養液を交換し、
藻類バイオフィルムプロファイルを記録し、その後１日１回培養液を交換し、６日目と１
４日目に藻類バイオフィルムプロファイルを記録するステップと、
を含む、ことを特徴とする藻類バイオフィルムの高速成膜方法。