JP2021119757A - 湿式排ガス脱硫装置における排水中の化学的酸素要求量の制御方法及び湿式排ガス脱硫装置の殺菌評価方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】殺菌効率を定量化することができる湿式排ガス脱硫装置における排水中の化学的酸素要求量の制御方法を提供する。【解決手段】湿式排ガス脱硫装置における排水中の化学的酸素要求量の制御方法は、湿式排ガス脱硫装置の排水中の化学的酸素要求量を測定する工程１と、測定された化学的酸素要求量が基準値以下である場合に排水を放流し、一方、基準値超である場合に排水中の硫黄酸化細菌の菌体量を硫黄酸化細菌の既知の遺伝子の増幅用プライマー対を用いたＰＣＲ法により検出する工程２と、検出された菌体量に応じて、酸化性殺菌剤の量を調整し、殺菌する工程３と、殺菌後の排水中の菌体量を再度検出する工程４と、再度検出された菌体量が基準値以下である場合に放流し、一方、基準値超である場合に前記工程３及び前記工程４を繰り返す工程５と、を含む。【選択図】なし
Description
本開示は、湿式排ガス脱硫装置における排水中の化学的酸素要求量の制御方法及び湿式排ガス脱硫装置の殺菌評価方法に関する。
火力発電所等から排出される排ガスは、大気中への硫黄酸化物の放出を抑制する観点から、排ガス脱硫装置による脱硫を経た後で大気中に放出される。排ガス脱硫装置には、乾式排ガス脱硫装置と湿式排ガス脱硫装置とがある。これらのうち、乾式排ガス脱硫装置は、例えば活性炭等の固体吸着剤に排ガスを接触させ、硫黄酸化物を固体吸着剤に吸着させることで、排ガス中の硫黄酸化物を除去するものである。また、湿式排ガス脱硫装置は、アルカリ成分を含む吸収液に排ガスを接触させ、硫黄酸化物を吸収液に吸収させることで、排ガス中の硫黄酸化物を除去するものである。
湿式排ガス脱硫装置による脱硫方法には、使用する吸収液の種類に応じて複数の方法が知られている。具体的には例えば、石灰石膏法、苛性ソーダ法、マグネシウム法等が挙げられる。例えば、石灰石膏法で使用される吸収液（スラリー）には石灰石（炭酸カルシウム）が含まれる。排ガス中の硫黄酸化物（二酸化硫黄等）が吸収液に吸収されると、吸収液中で亜硫酸イオンが生成する。そして、吸収液中で亜硫酸イオンを酸化させることで、硫酸イオンが生成する。硫酸イオンは石灰石と容易に反応し、硫酸カルシウム（石膏）が生成する。これにより、硫黄酸化物に由来する硫黄分を、石膏として吸収液から除去することができる。
発明者らは、排ガスと接触し、硫黄酸化物を吸収した吸収液（使用済み吸収液）において、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）が高い場合があることを明らかにしている。この理由は、発明者らの検討によれば、硫黄酸化物を吸収した吸収液において、独立栄養細菌である硫黄酸化細菌（例えばＴｈｅｒｍｉｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ属細菌）が増殖したためと考えられる。そして、硫黄酸化細菌が増殖すると、硫黄酸化細菌の産出物（有機物）を利用して増殖する従属栄養細菌（例えばＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属細菌）が増殖し得る。増殖した従属栄養細菌においても糖類等の有機物が産出されることから、硫黄酸化細菌による有機物の産出とともに、使用済み吸収液のＣＯＤが上昇すると考えられる。
ＣＯＤが排水基準よりも高いと、排水を河川等に放水することができない。そのため、ＣＯＤの上昇を抑制することが好ましい。そこで、ＣＯＤの上昇抑制には、上記の硫黄酸化細菌の増殖を抑制することが有効と考えらえる。硫黄酸化細菌の増殖抑制により、硫黄酸化細菌が産出する有機物の量を低減できる。また、硫黄酸化細菌の増殖抑制により、従属栄養細菌の増殖も抑制され、独立栄養細菌が算出する有機物の量も低減できる。そして、これらの結果、有機物の産出量が抑制され、使用済み吸収液のＣＯＤの上昇を抑制できると考えられる。
一方、硫黄酸化細菌は、一般的な抗菌剤で増殖抑制することができる微生物であり、金属（例えば、ニッケル等）で増殖が抑制されることが知られている。この機能を利用し、硫黄酸化細菌が硫化水素や二酸化硫黄を資化して、硫酸を生成し、コンクリートからなる下水配管等を劣化させることを防止するために、金属が練りこまれた硫黄酸化細菌の増殖防止コンクリート等が製品化されている（例えば、特許文献１参照）。
また、特許文献２には、散布装置により散布された吸収液と、硫黄酸化細菌に対して抗菌作用を有する抗菌金属を含む塊状抗菌部材とが接触可能に構成された湿式排ガス脱硫装置が開示されている。
しかしながら、従来の湿式排ガス脱硫装置では、装置中の硫黄酸化細菌を殺菌するために殺菌剤を添加した場合に、その殺菌効率を定量することができず、十分な殺菌効果を発揮させるために、殺菌剤の添加量が過剰量となることが懸念される。
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、殺菌効率を定量化することができる湿式排ガス脱硫装置における排水中の化学的酸素要求量の制御方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本開示に係る湿式排ガス脱硫装置における排水中の化学的酸素要求量の制御方法は、湿式排ガス脱硫装置における排水中の化学的酸素要求量の制御方法であって、
湿式排ガス脱硫装置の排水中の化学的酸素要求量を測定する工程１と、
測定された前記化学的酸素要求量が基準値以下である場合に、排水を放流し、一方、基準値超である場合に、前記排水中の硫黄酸化細菌の菌体量を、前記硫黄酸化細菌の既知の遺伝子の増幅用プライマー対を用いたＰＣＲ法により検出する工程２と、
検出された前記硫黄酸化細菌の菌体量に応じて、酸化性殺菌剤の量を調整し、殺菌する工程３と、
殺菌後の前記排水中の前記硫黄酸化細菌の菌体量を再度検出する工程４と、
再度検出された前記硫黄酸化細菌の菌体量が基準値以下である場合に、放流し、一方、基準値超である場合に、前記工程３及び前記工程４を繰り返す工程５と、
を含む。
湿式排ガス脱硫装置の排水中の化学的酸素要求量を測定する工程１と、
測定された前記化学的酸素要求量が基準値以下である場合に、排水を放流し、一方、基準値超である場合に、前記排水中の硫黄酸化細菌の菌体量を、前記硫黄酸化細菌の既知の遺伝子の増幅用プライマー対を用いたＰＣＲ法により検出する工程２と、
検出された前記硫黄酸化細菌の菌体量に応じて、酸化性殺菌剤の量を調整し、殺菌する工程３と、
殺菌後の前記排水中の前記硫黄酸化細菌の菌体量を再度検出する工程４と、
再度検出された前記硫黄酸化細菌の菌体量が基準値以下である場合に、放流し、一方、基準値超である場合に、前記工程３及び前記工程４を繰り返す工程５と、
を含む。
本開示に係る湿式排ガス脱硫装置の殺菌評価方法は、
排水中の硫黄酸化細菌の菌体量を、前記硫黄酸化細菌の既知の遺伝子の増幅用プライマー対を用いたＰＣＲ法により検出する工程と、
検出された前記硫黄酸化細菌の菌体量に応じて、酸化性殺菌剤の量を調整し、殺菌する工程と、
殺菌後の前記排水中の前記硫黄酸化細菌の菌体量を再度検出する工程と、
再度検出された前記硫黄酸化細菌の菌体量が基準値以下である場合に、前記湿式排ガス脱硫装置が十分に殺菌されていると評価する工程と、
を含む。
排水中の硫黄酸化細菌の菌体量を、前記硫黄酸化細菌の既知の遺伝子の増幅用プライマー対を用いたＰＣＲ法により検出する工程と、
検出された前記硫黄酸化細菌の菌体量に応じて、酸化性殺菌剤の量を調整し、殺菌する工程と、
殺菌後の前記排水中の前記硫黄酸化細菌の菌体量を再度検出する工程と、
再度検出された前記硫黄酸化細菌の菌体量が基準値以下である場合に、前記湿式排ガス脱硫装置が十分に殺菌されていると評価する工程と、
を含む。
本開示の湿式排ガス脱硫装置における排水中の化学的酸素要求量の制御方法によれば、殺菌効率を定量化することができる。
＜湿式排ガス脱硫装置における排水中の化学的酸素要求量の制御方法＞
図１は、本開示の実施形態に係る湿式排ガス脱硫装置における排水中の化学的酸素要求量の制御方法（以下、「実施形態に係る制御方法」と略記する場合がある）のフロー図である。
工程１では、湿式排ガス脱硫装置の排水中の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を測定する。
工程２では、測定された前記化学的酸素要求量が基準値以下である場合に、排水を放流し、一方、基準値超である場合に、前記排水中の硫黄酸化細菌の菌体量を、前記硫黄酸化細菌の既知の遺伝子の増幅用プライマー対を用いたＰＣＲ法により検出する。
工程３では、検出された前記硫黄酸化細菌の菌体量に応じて、酸化性殺菌剤の量を調整し、殺菌する。
工程４では、殺菌後の前記排水中の前記硫黄酸化細菌の菌体量を再度検出する。
工程５では、再度検出された前記硫黄酸化細菌の菌体量が基準値以下である場合に、放流し、一方、基準値超である場合に、前記工程３及び前記工程４を繰り返す。
図１は、本開示の実施形態に係る湿式排ガス脱硫装置における排水中の化学的酸素要求量の制御方法（以下、「実施形態に係る制御方法」と略記する場合がある）のフロー図である。
工程１では、湿式排ガス脱硫装置の排水中の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を測定する。
工程２では、測定された前記化学的酸素要求量が基準値以下である場合に、排水を放流し、一方、基準値超である場合に、前記排水中の硫黄酸化細菌の菌体量を、前記硫黄酸化細菌の既知の遺伝子の増幅用プライマー対を用いたＰＣＲ法により検出する。
工程３では、検出された前記硫黄酸化細菌の菌体量に応じて、酸化性殺菌剤の量を調整し、殺菌する。
工程４では、殺菌後の前記排水中の前記硫黄酸化細菌の菌体量を再度検出する。
工程５では、再度検出された前記硫黄酸化細菌の菌体量が基準値以下である場合に、放流し、一方、基準値超である場合に、前記工程３及び前記工程４を繰り返す。
なお、本明細書において、湿式排ガス脱硫装置（以下、単に「脱硫装置」と略記する場合がある）は、火力発電所等において生じた排ガスと吸収液とを接触させることにより、排ガス中の硫黄酸化物（二酸化硫黄等）を吸収液に吸収させて排ガスから除去するためのものである。
使用される吸収液は、硫黄酸化物を吸収可能なものであれば任意であり、例えば、石灰石を溶解（分散）させたスラリー（石灰石膏法）、水酸化ナトリウム水溶液（苛性ソーダ法）、水酸化マグネシウムを溶解（分散）させたスラリー（マグネシウム法）を適用することができる。本明細書では、一例として、石灰石を溶解させた（分散させた）スラリーが使用される。なお、スラリーは、厳密には液体ではないが、本明細書では便宜的に液体として扱うものとする。
一般に、硫黄酸化細菌は、サルファイド（Ｓ２−）、元素硫黄（ＳＯ）、チオ硫酸、ポリチオン酸、亜硫酸等の還元型無機硫黄化合物の酸化エネルギーを増殖のエネルギーとして利用する細菌である。硫黄酸化細菌としては、例えば、Ｂｅｇｇｉａｔｏａ属、Ｔｈｉｏｔｈｒｉｘ属、Ｔｈｉｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ属等の一時的に体内に硫黄を沈着する細菌；Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ属、Ｔｈｅｒｍｉｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ属、Ｔｈｉｏｍｏｎａｓ属、Ｔｈｉｏｍｉｃｒｏｓｐｉｒａ属等の菌体内に硫黄を蓄積しない中温性細菌；Ｔｈｅｒｍｏｔｈｒｉｘ属等の好熱性細菌；Ａｃｉｄｉａｎｕｓ属、Ｍｅｔａｌｌｏｓｐｈａｅｒａ属、Ｓｕｌｆｏｌｏｂｕｓ属等の超高熱細菌等が挙げられる。後述する実施例に示すように、脱硫装置内に存在する硫黄酸化細菌として同定された細菌は、Ｔｈｅｒｍｉｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ属に属する細菌である。よって、実施形態に係る制御方法において、硫黄酸化細菌は、Ｔｈｅｒｍｉｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ属に属する細菌を示す。
次に、図１を参照しながら、実施形態に係る制御方法の各工程について、詳細を説明する。
［工程１］
工程１では、湿式排ガス脱硫装置の排水中のＣＯＤを測定する。ＣＯＤの測定方法としては、限定されず、例えば、ＪＩＳ Ｋ０１０２（工場排水試験方法）に規定される方法、ＪＩＳ Ｋ１０１０（工業用水試験法）に規定される方法、下水試験法に規定される方法、紫外線吸光度を使用した２波長吸光度測定法等が挙げられる。ＪＩＳ Ｋ１０１０（工業用水試験法）に規定される方法としては、１００℃における過マンガン酸カリウムによる酸素消費量（ＣＯＤＭｎ）の測定方法、二クロム酸カリウムによる酸素消費量（ＣＯＤＣｒ）の測定方法、アルカリ性過マンガン酸カリウムによる酸素消費量（ＣＯＤＯＨ）の測定方法の３通りの方法が挙げられる。下水試験法に規定される方法としては、過マンガン酸カリウム溶液による高温法及び低温法、重クロム酸カリウム法等が挙げられる。
工程１では、湿式排ガス脱硫装置の排水中のＣＯＤを測定する。ＣＯＤの測定方法としては、限定されず、例えば、ＪＩＳ Ｋ０１０２（工場排水試験方法）に規定される方法、ＪＩＳ Ｋ１０１０（工業用水試験法）に規定される方法、下水試験法に規定される方法、紫外線吸光度を使用した２波長吸光度測定法等が挙げられる。ＪＩＳ Ｋ１０１０（工業用水試験法）に規定される方法としては、１００℃における過マンガン酸カリウムによる酸素消費量（ＣＯＤＭｎ）の測定方法、二クロム酸カリウムによる酸素消費量（ＣＯＤＣｒ）の測定方法、アルカリ性過マンガン酸カリウムによる酸素消費量（ＣＯＤＯＨ）の測定方法の３通りの方法が挙げられる。下水試験法に規定される方法としては、過マンガン酸カリウム溶液による高温法及び低温法、重クロム酸カリウム法等が挙げられる。
例えば、紫外線吸光度を使用した２波長吸光度測定法を用いる場合には、２５４ｎｍ程度の波長の光を試料に照射し、その吸光度を求めて試料中の有機物濃度を測定する。濁度成分を含む試料である場合には、紫外線が濁度によって散乱して透過光が減少するため見かけ上の吸光度が大きくなることから、３６５ｎｍ以上４３５ｎｍ以下程度の可視光（ＶＩＳ）の吸光度を測定し、見かけ上の紫外線（ＵＶ）吸光度から差し引くことで、濁度成分による影響を少なくすることができる。
［工程２］
工程２では、工程１で測定されたＣＯＤが基準値以下である場合に、排水を放流する。一方、ＣＯＤが基準値超である場合に、排水中の硫黄酸化細菌の菌体量を、硫黄酸化細菌の既知の遺伝子の増幅用プライマー対を用いたＰＣＲ法により検出する。
工程２では、工程１で測定されたＣＯＤが基準値以下である場合に、排水を放流する。一方、ＣＯＤが基準値超である場合に、排水中の硫黄酸化細菌の菌体量を、硫黄酸化細菌の既知の遺伝子の増幅用プライマー対を用いたＰＣＲ法により検出する。
排水中のＣＯＤの基準値としては、排水基準を定める省令や、各自治体における排水基準に規定されたＣＯＤの許容限度又は当該許容限度を下回る値を設定することができる。例えば、排水基準を定める省令に規定されているＣＯＤの許容限度が１６０ｍｇ／Ｌ（日間平均１２０ｍｇ／Ｌ）であることから、本工程におけるＣＯＤの基準値は、１６０ｍｇ／Ｌとすることができ、１４０ｍｇ／Ｌとすることができ、１００ｍｇ／Ｌとすることができ、８０ｍｇ／Ｌとすることができ、６０ｍｇ／Ｌとすることができる。なお、日間平均による許容限度とは、１日の排出水の平均的な汚染状態について定めたものである。
本工程において、排水中の硫黄酸化細菌の菌体量は、硫黄酸化細菌の既知の遺伝子の量として検出される。既知の遺伝子としては、硫黄酸化細菌が有する遺伝子であって、硫黄酸化細菌に特有のものであればよく、例えば、硫黄代謝に関与する遺伝子を用いることができる。硫黄代謝には、Ｐａｒａｃｏｃｃｕｓ ｓｕｌｆｕｒ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｐａｔｈｗａｙ（ＰＳＯ経路、ｓｏｘ経路ともいう）と、Ｓ４ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｐａｔｈｗａｙ（Ｓ４経路）とが存在する。ＰＳＯ経路には、ｓｏｘ遺伝子クラスターにコードされている酵素（ｓｏｘＸＡＹＺＢＣＤ）が主要な役割を担っている。当該酵素として具体的には、例えば、ｓｏｘＹＺ、ｓｏｘＸＡ、ｓｏｘＢ、ｓｏｘＣＤ等が挙げられる。中でも、既知の遺伝子としては、ｓｏｘＢ遺伝子が好ましい。硫黄酸化細菌のｓｏｘＢ遺伝子は、例えば、配列番号１で表される塩基配列からなる。
一方、Ｓ４経路に関与する遺伝子としては、例えば、チオ硫酸デヒドロゲナーゼ遺伝子、亜硫酸デヒドロゲナーゼ遺伝子、テトラチオン酸ハイドラロラーゼ（４ＴＨａｓｅ）遺伝子等が挙げられる。
一方、Ｓ４経路に関与する遺伝子としては、例えば、チオ硫酸デヒドロゲナーゼ遺伝子、亜硫酸デヒドロゲナーゼ遺伝子、テトラチオン酸ハイドラロラーゼ（４ＴＨａｓｅ）遺伝子等が挙げられる。
既知の遺伝子の増幅用プライマー対は、標的となる遺伝子の塩基配列、Ｔｍ値、ＧＣ含量等を勘案して、公知の方法を用いて設計することができる。
例えば、ｓｏｘＢ遺伝子、特に、配列番号１で表される塩基配列からなる領域の増幅用プライマー対としては、例えば、以下の１）〜８）からなる群より選ばれる１種以上のプライマー対等が挙げられる。
１）配列番号２で表される塩基配列からなるフォワードプライマー及び配列番号３で表される塩基配列からなるリバースプライマー；
２）配列番号４で表される塩基配列からなるフォワードプライマー及び配列番号５で表される塩基配列からなるリバースプライマー；
３）配列番号６で表される塩基配列からなるフォワードプライマー及び配列番号７で表される塩基配列からなるリバースプライマー；
４）配列番号８で表される塩基配列からなるフォワードプライマー及び配列番号９で表される塩基配列からなるリバースプライマー；
５）配列番号１０で表される塩基配列からなるフォワードプライマー及び配列番号１１で表される塩基配列からなるリバースプライマー；
６）配列番号１２で表される塩基配列からなるフォワードプライマー及び配列番号１３で表される塩基配列からなるリバースプライマー；
７）配列番号１４で表される塩基配列からなるフォワードプライマー及び配列番号１５で表される塩基配列からなるリバースプライマー；
８）配列番号１６で表される塩基配列からなるフォワードプライマー及び配列番号１７で表される塩基配列からなるリバースプライマー
例えば、ｓｏｘＢ遺伝子、特に、配列番号１で表される塩基配列からなる領域の増幅用プライマー対としては、例えば、以下の１）〜８）からなる群より選ばれる１種以上のプライマー対等が挙げられる。
１）配列番号２で表される塩基配列からなるフォワードプライマー及び配列番号３で表される塩基配列からなるリバースプライマー；
２）配列番号４で表される塩基配列からなるフォワードプライマー及び配列番号５で表される塩基配列からなるリバースプライマー；
３）配列番号６で表される塩基配列からなるフォワードプライマー及び配列番号７で表される塩基配列からなるリバースプライマー；
４）配列番号８で表される塩基配列からなるフォワードプライマー及び配列番号９で表される塩基配列からなるリバースプライマー；
５）配列番号１０で表される塩基配列からなるフォワードプライマー及び配列番号１１で表される塩基配列からなるリバースプライマー；
６）配列番号１２で表される塩基配列からなるフォワードプライマー及び配列番号１３で表される塩基配列からなるリバースプライマー；
７）配列番号１４で表される塩基配列からなるフォワードプライマー及び配列番号１５で表される塩基配列からなるリバースプライマー；
８）配列番号１６で表される塩基配列からなるフォワードプライマー及び配列番号１７で表される塩基配列からなるリバースプライマー
上記のプライマー対は、使用可能なプライマー対の一例である。通常、プライマーは１５塩基以上３０塩基以下程度の長さに設計できることから、上記のプライマー対において、ＧＣ含量やＴｍ値を鑑みて、塩基長を例えば、１塩基、２塩基、３塩基、５塩基、１０塩基程度、増加又は減少させたものも同様に用いることができる。
上述した既知の遺伝子を標的としたＰＣＲを行うことで、当該遺伝子の量を定量することができる。
図２Ａは、殺菌処理又は未殺菌の硫黄酸化細菌を示す模式図である。図２Ａに示すように、未殺菌の硫黄酸化細菌は細胞壁が保持されているが、殺菌処理された硫黄酸化細菌では細胞壁が破壊され、ＤＮＡ等が細胞外へ流出する。図２Ａにおいて殺菌強度は殺菌処理Ａ＜殺菌処理Ｂであると仮定する。
従来のプレート法では、殺菌処理後の排水を硫黄酸化細菌が培養可能な組成の寒天培地等に播種し、培養していた（図２Ｂ参照）。しかしながら、プレート法では、硫黄酸化細菌の存在可否を判定することはできるが、排水中に存在する硫黄酸化細菌の菌体量を測定することはできず、殺菌強度の違いによる殺菌効率の差を評価することは困難である。また、プレート法では、培養時間が必要となるため、判定に１週間以上２週間以下程度の期間を要していた。
図２Ａは、殺菌処理又は未殺菌の硫黄酸化細菌を示す模式図である。図２Ａに示すように、未殺菌の硫黄酸化細菌は細胞壁が保持されているが、殺菌処理された硫黄酸化細菌では細胞壁が破壊され、ＤＮＡ等が細胞外へ流出する。図２Ａにおいて殺菌強度は殺菌処理Ａ＜殺菌処理Ｂであると仮定する。
従来のプレート法では、殺菌処理後の排水を硫黄酸化細菌が培養可能な組成の寒天培地等に播種し、培養していた（図２Ｂ参照）。しかしながら、プレート法では、硫黄酸化細菌の存在可否を判定することはできるが、排水中に存在する硫黄酸化細菌の菌体量を測定することはできず、殺菌強度の違いによる殺菌効率の差を評価することは困難である。また、プレート法では、培養時間が必要となるため、判定に１週間以上２週間以下程度の期間を要していた。
これに対して、ＰＣＲ法では、排水中に含まれる硫黄酸化細菌の菌体量を、硫黄酸化細菌の既知の遺伝子の量として、定量することができる（図２Ｃ参照）。具体的には、図２Ｃに示すように、殺菌強度が高い殺菌処理Ｂでは、未殺菌及び殺菌処理Ａよりも増幅曲線の立ち上がりが遅く、殺菌処理Ｂを行った排水中に含まれる硫黄酸化細菌の菌体量（遺伝子の量）は、殺菌処理Ａを行ったものよりも小さくなるものと推定される。これにより、殺菌効率の差を評価することができる。また、排水中に含まれる硫黄酸化細菌からＤＮＡを抽出した後、得られたＤＮＡ抽出液を鋳型試料としてＰＣＲを行うという２段階の操作を行えばよく、３時間以上１日間以下の期間、すなわち、プレート法よりも格段に短時間で測定結果を得ることができる。
硫黄酸化細菌からＤＮＡを抽出する方法としては、例えば、菌体を熱処理する方法、界面活性剤を添加する方法、フェノール抽出法、浸透圧ショック法、凍結融解法、酵素消化法、ＤＮＡ抽出用キットの使用、超音波処理法、フレンチプレス法、ホモジナイザーの使用等、公知の方法が挙げられる。これらの方法を１種単独で行ってもよく、２種以上組み合わせて行ってもよい。
ＰＣＲ法としては、定量ＰＣＲ法であることが好ましい。定量ＰＣＲ法としては、例えば、ＭＰＮ−ＰＣＲ法、競合的ＰＣＲ法、リアルタイムＰＣＲ法等が挙げられ、中でも、リアルタイムＰＣＲ法が好ましい。
リアルタイムＰＣＲ法は、ＰＣＲの増幅率をリアルタイムで検出し、当該増幅率に基づいて遺伝子の量を定量する方法である。定量は蛍光色素を用いて行われ、インターカレーション法及びハイブリダイゼーション法が存在する。
遺伝子の量は、Ｃｔ値（Ｔｈｒｅｓｈｈｏｌｄ Ｃｙｃｌｅ）を測定することで算出することができる。Ｃｔ値とは、一定の増幅産物量になるＰＣＲサイクル数を意味し、Ｃｔ値は標的となる遺伝子の初期量に反比例することから、Ｃｔ値を測定することで、遺伝子の量を算出することができる。具体的には、例えば、まず、既知のＤＮＡ量を含む試料を段階希釈した標準液列を用いて、初期ＤＮＡ量に応じて等間隔に並んだ増幅曲線が得る。増幅曲線が立ち上がる地点に閾値を設定し増幅曲線と交わる点をＣｔ値として求める。次いで、Ｃｔ値と初期ＤＮＡ量との間で直線の検量線を作成する。次いで、未知のＤＮＡ量を含む試料についても同様にしてＣｔ値を測定し、検量線と照らし合わせることで未知のＤＮＡ量を含む試料の初期ＤＮＡ量を求める。
或いは、簡易的な方法として、後述する実施例に示すように、ＰＣＲの結果として得られた増幅曲線のうち、直線的な部分を選択し、当該部分を外挿して算出された切片における蛍光強度を初期ＤＮＡ量として用いることもできる。
［工程３］
工程３では、工程２で検出された硫黄酸化細菌の菌体量に応じて、酸化性殺菌剤の量を調整し、殺菌する。
工程３では、工程２で検出された硫黄酸化細菌の菌体量に応じて、酸化性殺菌剤の量を調整し、殺菌する。
酸化性殺菌剤としては、硫黄酸化細菌の細胞壁や、硫黄酸化細菌を含む微生物の集合体からなるバイオフィルムを破壊し、殺菌できるものであればよく、例えば、ハロゲン系殺菌剤、オゾン、過酸化水素等が挙げられる。ハロゲン系殺菌剤としては、例えば、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）及びその塩（例えば、次亜塩素酸ナトリウム等）、アンモニアクロラミン（ＮＨ２Ｃｌ）、ブロムクロルジメチルヒダントイン（Ｂｒ，Ｃｌ−ＤＭＨ）、ブロムスルファミン酸（ＢｒＮＨＳＯ３Ｈ）、ブロムクロラミン（ＮＨ４Ｂｒ＋ＨＣｌＯ）等が挙げられる。中でも、殺菌力の強さから、ハロゲン系殺菌剤又はオゾンが好ましく、次亜塩素酸及びその塩がより好ましく、次亜塩素酸ナトリウムがさらに好ましい。
本工程において、殺菌に使用する酸化性殺菌剤の量は、工程２で検出された硫黄酸化細菌の菌体量に応じて、適宜調整することができる。また、使用する酸化性殺菌剤の種類に応じても、適宜調整することができる。例えば、酸化性殺菌剤として次亜塩素酸ナトリウムを用いる場合に、次亜塩素酸ナトリウムの添加量は、処理水中の終濃度が１容量ｐｐｍ以上７０容量ｐｐｍ以下となるような量とすることができる。
酸化性殺菌剤による殺菌時間は、例えば、１分間以上２４時間以下程度とすることができ、１分間以上１２時間以下が好ましく、１分間以上６時間以下がより好ましい。殺菌時間を上記下限値以上とすることで、より十分な殺菌効果が得られ、一方上記上限値以下であることで、脱硫装置への腐食等の損傷を軽減することができる。
また、酸化性殺菌剤として次亜塩素酸ナトリウムを使用する場合には、上記殺菌時間の経過後、次亜塩素酸ナトリウムの中和剤を添加して、殺菌を停止してもよい。中和剤としては、例えば、チオ硫酸ナトリウム等が挙げられる。中和剤の添加量は、酸化性殺菌剤の添加量と同程度の量とすることができる。
［工程４］
工程４では、殺菌後の前記排水中の前記硫黄酸化細菌の菌体量を再度検出する。硫黄酸化細菌の菌体量としては、上記工程２に記載の方法と同様の方法で行うことができる。
工程４では、殺菌後の前記排水中の前記硫黄酸化細菌の菌体量を再度検出する。硫黄酸化細菌の菌体量としては、上記工程２に記載の方法と同様の方法で行うことができる。
工程４において、菌体量に加えて、殺菌後の排水中のＣＯＤを再度測定してもよい。これにより、続く工程５において、排水の放流又は再殺菌の判定をより確実に行うことができる。
［工程５］
工程５では、再度検出された前記硫黄酸化細菌の菌体量が基準値以下である場合に、放流する。一方、菌体量が基準値超である場合に、上記工程３及び上記工程４を繰り返す。
工程５では、再度検出された前記硫黄酸化細菌の菌体量が基準値以下である場合に、放流する。一方、菌体量が基準値超である場合に、上記工程３及び上記工程４を繰り返す。
硫黄酸化細菌の菌体量の基準値としては、ＣＯＤの基準値以下となるような菌体量を設定することができる。例えば、予め硫黄酸化細菌の菌体量とＣＯＤとの相関を調べておくことで、所望のＣＯＤとなるような菌体量を基準値として設定することができる。
工程５において、菌体量が基準値超である場合には、脱硫装置内の殺菌が不十分であると判断することができ、再度殺菌を行うために、上記工程３及び上記工程４を繰り返し行う。
工程５において、殺菌後の排水中のＣＯＤの測定値が得られている場合には、菌体量に加えて、ＣＯＤの測定値を、ＣＯＤの基準値と比較することで、放流するか、或いは、再度殺菌し且つ再度菌体量を検出する（上記工程３及び上記工程４を繰り返し行う）か、を判定することができる。これにより、より確実な判定を行うことができる。
［湿式排ガス脱硫装置］
図３は、実施形態に係る制御方法で用いられる湿式排ガス脱硫装置の模式図である。図３に示す脱硫装置の構成を以下に示す。
図３は、実施形態に係る制御方法で用いられる湿式排ガス脱硫装置の模式図である。図３に示す脱硫装置の構成を以下に示す。
脱硫装置１０１は、筐体１０と、排ガスを筐体１０の内部に導入するための排ガス導入口１１ａと、排ガスを筐体１０の外部に排出するための排ガス排出口１１ｂと、散布装置２６（後記する）により散布された吸収液を滞留させるための滞留部であって、筐体１０の一部として構成される滞留部１３とを備える。滞留部１３には、吸収液が滞留している。滞留した吸収液には、通常は、排ガス中の硫黄酸化物を吸収して生成した亜硫酸イオンのほか、亜硫酸イオンの酸化により生成した硫酸イオンが含まれる。筐体１０の内部への吸収液の補給は、図示しない吸収液タンクに接続された吸収液補給系統７１を通じ、ポンプ２１により行われる。
また、脱硫装置１０１は、吸収液を筐体１０の内部に散布するための散布装置２６と、滞留部１３の吸収液を筐体１０の外部に排出するための吸収液排出口１４とを備える。散布装置２６により吸収液が散布され、散布された吸収液と排ガスとが筐体１０の内部空間１５において接触することで、排ガス中の硫黄酸化物を吸収液に吸収させることができる。これにより、排ガス中の硫黄酸化物が除去され、浄化済みの排ガスである浄化ガスとして、脱硫装置１０１の外部に排気される。
また、吸収液では、硫黄酸化物（二酸化硫黄）の吸収により、上記のように亜硫酸イオンが生成する。そして、亜硫酸イオンは、散気管２２（後記する）による散気により酸化され、硫酸イオンが生成する。生成した硫酸イオンは、吸収液中の炭酸カルシウムと反応し、硫酸カルシウム（石膏）及び二酸化炭素が生成する。生成した二酸化炭素は、浄化ガスとともに、脱硫装置１０１の外部に排気される。また、生成した硫酸カルシウムは、後記する固液分離器４３により分離回収される。
筐体１０の内部に導入される排ガスは通常は高温であり、吸収液に含まれる水が蒸発する。そこで、蒸発して減少した水分を補うために、適宜、補給水ノズル５１を通じた補給水の供給が行われる。補給水ノズル５１は、図示しない補給水タンクに対して補給水供給系統７７により接続されている。そして、補給水供給系統７７に設けられたポンプ２４の駆動により、補給水ノズル５１を介した補給水の供給が行われる。
また、脱硫装置１０１は、滞留した吸収液に対し、酸化用空気を散気するための散気管２２を備える。散気管２２は、空気供給系統７２を介して大気中に開放されている。そして、空気供給系統７２に設けられたポンプ２３を通じ、大気中の空気（酸化用空気）が散気管２２に供給され、吸収液に散気される。これにより、吸収液中の亜硫酸イオンを酸化させることができ、硫酸イオンを生成させることができる。
脱硫装置１０１では、散布装置２６は、吸収液排出口１４を通じて筐体１０の外部に排出された吸収液を、筐体１０の内部に散布するように構成されている。即ち、脱硫装置１０１では、吸収液は繰り返し使用されている。具体的には、脱硫装置１０１は、循環系統７３と、循環系統７３を通じて滞留部１３から吸収液を抜き出すためのポンプ４１とを備える。これらのうち、循環系統７３は、吸収液排出口１４を通じて筐体１０の外部に排出された吸収液が流れる循環管路７３ａと、循環管路７３ａを流れた吸収液を筐体１０の内部（具体的には滞留部１３）に戻すための吸収液還流口７３ｂとを備えて構成される。そして、ポンプ４１の駆動により、吸収液が滞留部１３と散布装置２６との間で循環している。
また、脱硫装置１０１では、別の経路においても、吸収液の循環が行われている。即ち、循環系統７３には、三方弁４２が設けられ、循環系統７３を流れる吸収液の一部は、抜き出し系統７４を通じて、固液分離器４３に供給される。固液分離器４３は、例えばベルトフィルタ（ベルトプレス）である。固液分離器４３に供給された吸収液には、上記のようにして生成した硫酸カルシウム（石膏）が含まれる。そのため、固液分離器４３において、硫酸カルシウムが分離され、これにより、排ガス流の硫黄酸化物に由来する硫黄分が固形分として除去される。
一方で、固液分離器４３において硫酸カルシウムを分離した後の吸収液は、排水系統７５及び三方弁４４を通じ、外部に排水される。ただし、排水系統７５を流れる吸収液の一部は、液バランスの観点から、三方弁４４及び戻し系統７６を通じ、筐体１０の内部に戻される。
これらのように、吸収液還流口７３ｂを経由して吸収液が循環していることで、筐体１０の内部に散布され、硫黄酸化物を吸収し滞留部１３に滞留した吸収液を、再度、硫黄酸化物の吸収のために使用することができる。この結果、新たに使用する吸収液の使用量を削減することができる。
脱硫装置１０１では、散布装置２６により散布された吸収液と、硫黄酸化細菌に対して抗菌作用を有する抗菌金属を含む抗菌金属部材とを接触可能に構成されていてもよい。抗菌金属部材としては、具体的には、特許文献２（特開２０１９−１２６７６４号公報）に記載のものが例示される。筐体１０の内部（特には吸収液の内部）において硫黄酸化細菌等が増殖し易いことから、塊状抗菌金属部材６１が吸収液と接触することで、硫黄酸化物を含む吸収液が滞留し、硫黄酸化細菌等が増殖し易い環境である滞留部１３において、硫黄酸化細菌等の増殖を抑制することができる。この結果、排水のＣＯＤの上昇を抑制することができる。
次に、脱硫装置１０１を用いた排水中のＣＯＤの制御方法を説明する。
実施形態に係る制御方法では、排水系統７５及び三方弁４４を通じて、装置外部に排出された排水中のＣＯＤを測定する。三方弁４４に配設された装置外部への配管は、紫外線吸光度計測器（ＵＶ計測器）を備えていてもよい（図示せず）。これにより、連続的に排水中のＣＯＤを測定することができる。
実施形態に係る制御方法では、排水系統７５及び三方弁４４を通じて、装置外部に排出された排水中のＣＯＤを測定する。三方弁４４に配設された装置外部への配管は、紫外線吸光度計測器（ＵＶ計測器）を備えていてもよい（図示せず）。これにより、連続的に排水中のＣＯＤを測定することができる。
次いで、排水中のＣＯＤが基準値以下である場合には、排水をそのまま放流させる。一方で、ＣＯＤが基準値超である場合には、放流せず、排水の一部をサンプリングし、排水中の硫黄酸化細菌の菌体量を検出する。菌体量の検出方法は、上記工程２において記載のとおりである。
次いで、検出された菌体量に応じて、酸化性殺菌剤の量を調整する。酸化性殺菌剤は、例えば、補給水に添加して、補給水供給系統７７に設けられたポンプ２４の駆動により、補給水ノズル５１を介して、筐体１０の内部に供給される。或いは、筐体１０の底面に設けられたピット（図示せず）を介して、筐体１０の内部に供給される。前者の方法で酸化性殺菌剤を供給する場合には、筐体１０の内部全体に酸化性殺菌剤を行き渡らせることができる。一方、後者の方法で酸化性殺菌剤を供給する場合には、液体中に分散している石膏に付着している硫黄酸化細菌に効果的に酸化性殺菌剤を作用させることができ、酸化性殺菌剤による部材の腐食を抑制することができる。殺菌時間は、上記工程３に記載の時間とすることができる。
次いで、殺菌後に、排水系統７５及び三方弁４４を通じて、装置外部に排出された排水を再度サンプリングし、排水中の硫黄酸化細菌の菌体量を検出する。菌体量の検出方法は、上記工程２において記載のとおりである。
次いで、再度検出された硫黄酸化細菌が基準値以下である場合には、排水を放流させる。一方で、硫黄酸化細菌が基準値超である場合には、放流せず、再度酸化性殺菌剤による殺菌を行う。酸化性殺菌剤の投入方法は、上記に記載のとおりである。殺菌後に、排水系統７５及び三方弁４４を通じて、装置外部に排出された排水を再度サンプリングし、排水中の硫黄酸化細菌の菌体量を検出する。
次いで、検出された菌体量と基準値の比較を行い、菌体量が基準値以下となるまで、排水の放流は保留し、殺菌→菌体量の検出→基準値との比較による判定という操作を繰り返す。
＜湿式排ガス脱硫装置の殺菌評価方法＞
本開示の実施形態に係る湿式排ガス脱硫装置の殺菌評価方法（以下、「実施形態に係る殺菌評価方法」と称する場合がある）は、以下の工程を含む。
排水中の硫黄酸化細菌の菌体量を、前記硫黄酸化細菌の既知の遺伝子の増幅用プライマー対を用いたＰＣＲ法により検出する工程（以下、「菌体量検出工程」と略記する場合がある）；
検出された前記硫黄酸化細菌の菌体量に応じて、酸化性殺菌剤の量を調整し、殺菌する工程（以下、「殺菌工程」と略記する場合がある）；
殺菌後の前記排水中の前記硫黄酸化細菌の菌体量を再度検出する工程（以下、「菌体量再検出工程」と略記する場合がある）；
再度検出された前記硫黄酸化細菌の菌体量が基準値以下である場合に、前記湿式排ガス脱硫装置が十分に殺菌されていると評価する工程（以下、「評価工程」と略記する場合がある）。
本開示の実施形態に係る湿式排ガス脱硫装置の殺菌評価方法（以下、「実施形態に係る殺菌評価方法」と称する場合がある）は、以下の工程を含む。
排水中の硫黄酸化細菌の菌体量を、前記硫黄酸化細菌の既知の遺伝子の増幅用プライマー対を用いたＰＣＲ法により検出する工程（以下、「菌体量検出工程」と略記する場合がある）；
検出された前記硫黄酸化細菌の菌体量に応じて、酸化性殺菌剤の量を調整し、殺菌する工程（以下、「殺菌工程」と略記する場合がある）；
殺菌後の前記排水中の前記硫黄酸化細菌の菌体量を再度検出する工程（以下、「菌体量再検出工程」と略記する場合がある）；
再度検出された前記硫黄酸化細菌の菌体量が基準値以下である場合に、前記湿式排ガス脱硫装置が十分に殺菌されていると評価する工程（以下、「評価工程」と略記する場合がある）。
菌体量検出工程は、上記工程２のＣＯＤが基準値超である場合と同じである。
殺菌工程は、上記工程３と同じである。
菌体量再検出工程は、上記工程４と同じである。
よって、これら実施形態に係る制御方法における工程と同じ工程の説明は割愛する。
殺菌工程は、上記工程３と同じである。
菌体量再検出工程は、上記工程４と同じである。
よって、これら実施形態に係る制御方法における工程と同じ工程の説明は割愛する。
［評価工程］
評価工程では、菌体量再検出工程で検出された硫黄酸化細菌の菌体量が基準値以下である場合に、脱硫装置が十分に殺菌されていると評価する。一方、菌体量が基準値超である場合には、脱硫装置の殺菌が不十分であると評価する。菌体量の基準値は、殺菌前の排水中の菌体量よりも少ない量であればよく、例えば、殺菌前の排水中の菌体量に対して８０％の量、５０％の量、３０％の量、１０％の量とすることができる。また、上記工程５において規定されたように、ＣＯＤが所望の値となるような量を菌体量の基準値としてもよい。
評価工程では、菌体量再検出工程で検出された硫黄酸化細菌の菌体量が基準値以下である場合に、脱硫装置が十分に殺菌されていると評価する。一方、菌体量が基準値超である場合には、脱硫装置の殺菌が不十分であると評価する。菌体量の基準値は、殺菌前の排水中の菌体量よりも少ない量であればよく、例えば、殺菌前の排水中の菌体量に対して８０％の量、５０％の量、３０％の量、１０％の量とすることができる。また、上記工程５において規定されたように、ＣＯＤが所望の値となるような量を菌体量の基準値としてもよい。
脱硫装置の殺菌が不十分であると評価された場合には、上記殺菌工程及び上記菌体量再検出工程を繰り返し行い、再度評価工程を実施することができる。殺菌後の排水中の菌体量が基準値以下となるまで、上記殺菌工程、上記菌体量再検出工程及び本評価工程を繰り返し行ってもよい。
実施形態に係る殺菌評価方法によれば、湿式排ガス脱硫装置の殺菌の程度（殺菌効率）を定量的に評価することができる。
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
（石膏サンプルの菌叢解析及び硫黄酸化細菌の培養条件の検討）
１．石膏サンプルの菌叢解析
脱硫装置内のＣＯＤの上昇が確認されたことから、その原因を特定するために、脱硫装置から採取した石膏サンプルの菌叢解析を行なった。結果を図４に示す。
（石膏サンプルの菌叢解析及び硫黄酸化細菌の培養条件の検討）
１．石膏サンプルの菌叢解析
脱硫装置内のＣＯＤの上昇が確認されたことから、その原因を特定するために、脱硫装置から採取した石膏サンプルの菌叢解析を行なった。結果を図４に示す。
図４から、硫黄酸化細菌の一種であるＴｈｅｒｍｉｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ属細菌が５０％程度を占める優占微生物であることが明らかとなった。さらに、Ｔｈｅｒｍｉｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ属細菌を餌とするＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属細菌も２０％強程度占めており、石膏サンプル中に含まれる糖類は、Ｔｈｅｒｍｉｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ属細菌及びＴｈｅｒｍｉｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ属細菌を餌とするＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属細菌等の他の微生物に由来するものである可能性が示唆された。
以上のことから、脱硫装置内のＣＯＤの上昇は、硫黄酸化細菌の増殖によるものと考え、ＣＯＤの上昇を抑えるためには、硫黄酸化細菌の増殖抑制が有効であると考えた。
２．硫黄酸化細菌の培養条件の検討
次いで、石膏サンプル中の硫黄酸化細菌を継代培養し、培養条件について検討した。具体的には、石膏サンプル２ｃｃに対して、１５０ｃｃの液体培地を用いて５００時間培養した（１回目の培養）。次いで、培養液５ｃｃに対して、１５０ｃｃの培地を用いて、さらに４００時間培養した（２回目の培養）。次いで、培養液１５ｃｃに対して、１５０ｃｃの培地を用いて、さらに６００時間培養した（３回目の培養）。使用した培地の組成は、次に示すとおりである；ＮＨ４Ｃｌ：０．４ｇ、ＭｇＳＯ４・７Ｈ２Ｏ：０．８ｇ、Ｔｒａｃｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ（組成は後述のとおり）：１０ｍＬ、ＫＨ２ＰＯ４：４ｇ、Ｋ２ＨＰＯ４：４ｇ、Ｋ２Ｓ４Ｏ６：３ｇ、Ｂｒｏｍｏｃｒｅｓｏｌ ｐｕｒｐｌｅ（飽和水溶液）：２ｍＬ、蒸留水：１０００ｍＬ。培地の調製は、まず、リン酸二水素カリウム、リン酸二水素カリウム及びテトラチオン酸二カリウムを除く上記成分を蒸留水９００ｍＬに溶解させてオートクレーブにかけて滅菌処理した。次いで、リン酸二水素カリウム及びリン酸二水素カリウムを蒸留水１００ｍＬに溶解させて個別にオートクレーブにかけて滅菌処理し、冷却後、オートクレーブにかけた他の塩を含む溶液と混合した。テトラチオン酸二カリウムはろ過滅菌後、オートクレーブにかけた他の塩を含む溶液と混合した。培地のｐＨを６．９に調整した。Ｔｒａｃｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎの組成は、次に示すとおりである；Ｎａ２−ＥＤＴＡ：５０ｇ、ＺｎＳＯ４・７Ｈ２Ｏ：１１ｇ、ＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ：７．３４ｇ、ＭｎＣｌ２・４Ｈ２Ｏ：２．５ｇ、ＣｏＣｌ２・６Ｈ２Ｏ：０．５ｇ、（ＮＨ４）６Ｍｏ７Ｏ２４・４Ｈ２Ｏ：０．５ｇ、ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ：５ｇ、ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ：０．２ｇ、ＮａＯＨ：１１ｇ、蒸留水：１０００ｍＬ。Ｔｒａｃｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎの調製は、まず、Ｎａ２−ＥＤＴＡを蒸留水１０００ｍＬに溶解し、ＮａＯＨを用いてｐＨを７．０に調整した。次いで、他の成分を添加した後、ＮａＯＨで最終溶液のｐＨを６．０に調整した。１〜３回目の各培養において、２４時間毎（土日を除く）に、培地のｐＨを測定し、記録した。その結果を図５に示す。
次いで、石膏サンプル中の硫黄酸化細菌を継代培養し、培養条件について検討した。具体的には、石膏サンプル２ｃｃに対して、１５０ｃｃの液体培地を用いて５００時間培養した（１回目の培養）。次いで、培養液５ｃｃに対して、１５０ｃｃの培地を用いて、さらに４００時間培養した（２回目の培養）。次いで、培養液１５ｃｃに対して、１５０ｃｃの培地を用いて、さらに６００時間培養した（３回目の培養）。使用した培地の組成は、次に示すとおりである；ＮＨ４Ｃｌ：０．４ｇ、ＭｇＳＯ４・７Ｈ２Ｏ：０．８ｇ、Ｔｒａｃｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ（組成は後述のとおり）：１０ｍＬ、ＫＨ２ＰＯ４：４ｇ、Ｋ２ＨＰＯ４：４ｇ、Ｋ２Ｓ４Ｏ６：３ｇ、Ｂｒｏｍｏｃｒｅｓｏｌ ｐｕｒｐｌｅ（飽和水溶液）：２ｍＬ、蒸留水：１０００ｍＬ。培地の調製は、まず、リン酸二水素カリウム、リン酸二水素カリウム及びテトラチオン酸二カリウムを除く上記成分を蒸留水９００ｍＬに溶解させてオートクレーブにかけて滅菌処理した。次いで、リン酸二水素カリウム及びリン酸二水素カリウムを蒸留水１００ｍＬに溶解させて個別にオートクレーブにかけて滅菌処理し、冷却後、オートクレーブにかけた他の塩を含む溶液と混合した。テトラチオン酸二カリウムはろ過滅菌後、オートクレーブにかけた他の塩を含む溶液と混合した。培地のｐＨを６．９に調整した。Ｔｒａｃｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎの組成は、次に示すとおりである；Ｎａ２−ＥＤＴＡ：５０ｇ、ＺｎＳＯ４・７Ｈ２Ｏ：１１ｇ、ＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ：７．３４ｇ、ＭｎＣｌ２・４Ｈ２Ｏ：２．５ｇ、ＣｏＣｌ２・６Ｈ２Ｏ：０．５ｇ、（ＮＨ４）６Ｍｏ７Ｏ２４・４Ｈ２Ｏ：０．５ｇ、ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ：５ｇ、ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ：０．２ｇ、ＮａＯＨ：１１ｇ、蒸留水：１０００ｍＬ。Ｔｒａｃｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎの調製は、まず、Ｎａ２−ＥＤＴＡを蒸留水１０００ｍＬに溶解し、ＮａＯＨを用いてｐＨを７．０に調整した。次いで、他の成分を添加した後、ＮａＯＨで最終溶液のｐＨを６．０に調整した。１〜３回目の各培養において、２４時間毎（土日を除く）に、培地のｐＨを測定し、記録した。その結果を図５に示す。
図５に示すように、希釈培養（継代培養）を繰り返すごとに、グラフの傾きが小さくなっており、ｐＨの低下度合いが小さくなっていることが明らかとなった。これは、継代時に石膏粒子の量が少なくなることで、硫黄酸化細菌の増殖速度が低下したことによるものであると推定された。
以上のことから、硫黄酸化細菌は、石膏粒子等の固形物に付着しなければ生育できないことが示唆された。すなわち、付着できる固形物の存在が必須条件であるため、従来法であるプレート法や最確数法（Ｍｏｓｔ ｐｒｏｂａｂｌｅ ｎｕｍｂｅｒ Ｍｅｔｈｏｄ：ＭＰＮ法）では、脱硫装置内の殺菌の程度（殺菌効率）を評価することが困難であると考えられる。
［実施例２］
（ＰＣＲ法による硫黄酸化細菌の菌体量の測定）
１．プライマーの設計
硫黄酸化細菌のＤＮＡ量を定量するためのプライマーを設計した。まず、Ｔｈｅｒｍｉｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ属細菌の遺伝情報は、次のサイト< https://biocyc.org/organism-summary?object=GCF_000423825>から入手した。上記サイトから得られた配列と、硫黄酸化細菌が保有する既知の遺伝子のうち、ｓｏｘＢ遺伝子の塩基配列とでアライメントを取り、配列番号１で表される塩基配列からなる領域をＴｈｅｒｍｉｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ属細菌のｓｏｘＢ遺伝子の塩基配列として特定した。
（ＰＣＲ法による硫黄酸化細菌の菌体量の測定）
１．プライマーの設計
硫黄酸化細菌のＤＮＡ量を定量するためのプライマーを設計した。まず、Ｔｈｅｒｍｉｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ属細菌の遺伝情報は、次のサイト< https://biocyc.org/organism-summary?object=GCF_000423825>から入手した。上記サイトから得られた配列と、硫黄酸化細菌が保有する既知の遺伝子のうち、ｓｏｘＢ遺伝子の塩基配列とでアライメントを取り、配列番号１で表される塩基配列からなる領域をＴｈｅｒｍｉｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ属細菌のｓｏｘＢ遺伝子の塩基配列として特定した。
次いで、上記配列番号１で表される塩基配列からなる領域を増幅するためのプライマー対を８種類設計した。具体的な配列を以下の表１に示す。
２．ＰＣＲ法による菌体量の定量
Ｅｘｔｒａｐ Ｓｏｉｌ ＤＮＡ Ｋｉｔ Ｐｌｕｓ ｖｅｒ．２（日鉄環境株式会社製）を用いて、プロトコールに従い、脱硫装置から採取した石膏サンプルより硫黄酸化細菌のＤＮＡの抽出及び精製を行った。次いで、精製したサンプルを鋳型として、上記８種類のプライマー対のうち、プライマー対５〜８を用いて、リアルタイムＰＣＲ法によりｓｏｘＢ遺伝子の量を定量した。ＰＣＲの反応条件は、初期変性として９８℃２分間反応を行った後、「９８℃１０秒間のＤＮＡ変性反応、５５℃１０秒間のアニーリング、６８℃３０秒間の伸長反応」を４０サイクル行う条件である。結果を図６Ａ及び図６Ｂに示す。
Ｅｘｔｒａｐ Ｓｏｉｌ ＤＮＡ Ｋｉｔ Ｐｌｕｓ ｖｅｒ．２（日鉄環境株式会社製）を用いて、プロトコールに従い、脱硫装置から採取した石膏サンプルより硫黄酸化細菌のＤＮＡの抽出及び精製を行った。次いで、精製したサンプルを鋳型として、上記８種類のプライマー対のうち、プライマー対５〜８を用いて、リアルタイムＰＣＲ法によりｓｏｘＢ遺伝子の量を定量した。ＰＣＲの反応条件は、初期変性として９８℃２分間反応を行った後、「９８℃１０秒間のＤＮＡ変性反応、５５℃１０秒間のアニーリング、６８℃３０秒間の伸長反応」を４０サイクル行う条件である。結果を図６Ａ及び図６Ｂに示す。
図６Ａに示すように、プライマー対５〜８を用いたリアルタイムＰＣＲ法において、増幅曲線が描かれており、ｓｏｘＢ遺伝子の量を定量できることが示された。また、図６Ｂに示すように、プライマー対５〜８を用いたリアルタイムＰＣＲ法によって、標的としたｓｏｘＢ遺伝子の領域の増幅産物が得られていることが確認された。
［実施例３］
（殺菌後の石膏サンプルにおけるＰＣＲ法による硫黄酸化細菌の菌体量の測定）
１．ＰＣＲ法による菌体量の定量
まず、１０ｃｃの石膏サンプルに５ｃｃの次亜塩素酸ナトリウム溶液（終濃度：１容量ｐｐｍ、８容量ｐｐｍ又は７０容量ｐｐｍ）を添加後、３０分間撹拌した。次いで、５ｃｃのチオ硫酸ナトリウム溶液を添加して、次亜塩素酸ナトリウムを中和した。次いで、中和後のスラリーを０．５ｍＬ取り出し、遠心分離（１４０００ｒｐｍ、１０分間）にかけた。上澄みを捨てて、残ったものを殺菌後のＤＮＡ抽出用サンプルとして用いた。また、ネガティブコントロールとして、石膏サンプルを含まず、水のみからなるサンプルを用いた。
（殺菌後の石膏サンプルにおけるＰＣＲ法による硫黄酸化細菌の菌体量の測定）
１．ＰＣＲ法による菌体量の定量
まず、１０ｃｃの石膏サンプルに５ｃｃの次亜塩素酸ナトリウム溶液（終濃度：１容量ｐｐｍ、８容量ｐｐｍ又は７０容量ｐｐｍ）を添加後、３０分間撹拌した。次いで、５ｃｃのチオ硫酸ナトリウム溶液を添加して、次亜塩素酸ナトリウムを中和した。次いで、中和後のスラリーを０．５ｍＬ取り出し、遠心分離（１４０００ｒｐｍ、１０分間）にかけた。上澄みを捨てて、残ったものを殺菌後のＤＮＡ抽出用サンプルとして用いた。また、ネガティブコントロールとして、石膏サンプルを含まず、水のみからなるサンプルを用いた。
実施例２に示すプライマー対のうち、プライマー対８を用いて、サイクル数を４５サイクルとした以外は実施例２に示すＰＣＲ条件と同様の条件にて、リアルタイムＰＣＲ法によりｓｏｘＢ遺伝子の量を定量した。結果を図７に示す。また、図７に示す増幅曲線の直線部分を外挿して算出された切片における蛍光強度（初期ＤＮＡ量）を表２に示す。
図７に示すように、次亜塩素酸ナトリウムの濃度が高くなるほど増幅曲線の立ち上がりが遅く、殺菌後の硫黄酸化細菌の菌体量が減少したことが確かめられた。また、表２に示すように、１容量ｐｐｍの次亜塩素酸ナトリウム処理のサンプルと比較して、８容量ｐｐｍ処理では、菌体量が約１／１００に、７０容量ｐｐｍ処理では、菌体量が約１／１０００にまで低減されることが確認できた。
＜付記＞
各実施形態に記載の湿式排ガス脱硫装置における排水中の化学的酸素要求量の制御方法及び湿式排ガス脱硫装置の殺菌評価方法は、例えば以下のように把握される。
各実施形態に記載の湿式排ガス脱硫装置における排水中の化学的酸素要求量の制御方法及び湿式排ガス脱硫装置の殺菌評価方法は、例えば以下のように把握される。
（１）第１の態様に係る湿式排ガス脱硫装置における排水中の化学的酸素要求量の制御方法は、湿式排ガス脱硫装置における排水中の化学的酸素要求量の制御方法であって、
湿式排ガス脱硫装置の排水中の化学的酸素要求量を測定する工程１と、
測定された前記化学的酸素要求量が基準値以下である場合に、排水を放流し、一方、基準値超である場合に、前記排水中の硫黄酸化細菌の菌体量を、前記硫黄酸化細菌の既知の遺伝子の増幅用プライマー対を用いたＰＣＲ法により検出する工程２と、
検出された前記硫黄酸化細菌の菌体量に応じて、酸化性殺菌剤の量を調整し、殺菌する工程３と、
殺菌後の前記排水中の前記硫黄酸化細菌の菌体量を再度検出する工程４と、
再度検出された前記硫黄酸化細菌の菌体量が基準値以下である場合に、放流し、一方、基準値超である場合に、前記工程３及び前記工程４を繰り返す工程５と、
を含む。
湿式排ガス脱硫装置の排水中の化学的酸素要求量を測定する工程１と、
測定された前記化学的酸素要求量が基準値以下である場合に、排水を放流し、一方、基準値超である場合に、前記排水中の硫黄酸化細菌の菌体量を、前記硫黄酸化細菌の既知の遺伝子の増幅用プライマー対を用いたＰＣＲ法により検出する工程２と、
検出された前記硫黄酸化細菌の菌体量に応じて、酸化性殺菌剤の量を調整し、殺菌する工程３と、
殺菌後の前記排水中の前記硫黄酸化細菌の菌体量を再度検出する工程４と、
再度検出された前記硫黄酸化細菌の菌体量が基準値以下である場合に、放流し、一方、基準値超である場合に、前記工程３及び前記工程４を繰り返す工程５と、
を含む。
第１の態様に係る制御方法は、上記工程２及び上記工程４において、殺菌前後の硫黄酸化細菌の菌体量を定量する。これにより、殺菌前後での硫黄酸化細菌の菌体量の変化から殺菌効率を定量することができる。また、上記工程３において、上記工程２で検出された硫黄酸化細菌の菌体量に応じた量の酸化性殺菌剤を調整する。これにより、酸化性殺菌剤の使用量が過剰となることを防ぐことができる。
（２）第２の態様の制御方法は、（１）の制御方法であって、前記酸化性殺菌剤がハロゲン系殺菌剤、オゾン及び過酸化水素からなる群より選ばれる１種以上であってもよい。
第２の態様の制御方法において、上記例示された酸化性殺菌剤を用いることで、効果的に硫黄酸化細菌を殺菌することができる。
（３）第３の態様の制御方法は、（１）又は（２）の制御方法であって、前記工程４において、殺菌後の前記排水中の化学的酸素要求量を再度測定してもよい。
第３の態様の制御方法では、上記工程４において、殺菌後の排水中のＣＯＤを測定することで、殺菌後の排水中のＣＯＤが低減されていることや、その低減量から殺菌効率を確認することができる。
（４）第４の態様の制御方法は、（１）〜（３）のいずれか一つに記載の制御方法であって、前記既知の遺伝子がｓｏｘＢ遺伝子であってもよい。
第４の態様の制御方法において、ＰＣＲ法により硫黄酸化細菌のｓｏｘＢ遺伝子を検出することで、殺菌前後の排水中の硫黄酸化細菌の菌体量を定量することができる。
（５）第５の態様の制御方法は、（１）〜（４）のいずれか一つに記載の制御方法であって、前記既知の遺伝子が配列番号１で表される塩基配列からなってもよい。
第５の態様の制御方法において、ＰＣＲ法により硫黄酸化細菌の配列番号１で表される塩基配列からなる領域を検出することで、殺菌前後の排水中の硫黄酸化細菌の菌体量を定量することができる。
（６）第６の態様に係る湿式排ガス脱硫装置の殺菌評価方法は、
排水中の硫黄酸化細菌の菌体量を、前記硫黄酸化細菌の既知の遺伝子の増幅用プライマー対を用いたＰＣＲ法により検出する工程と、
検出された前記硫黄酸化細菌の菌体量に応じて、酸化性殺菌剤の量を調整し、殺菌する工程と、
殺菌後の前記排水中の前記硫黄酸化細菌の菌体量を再度検出する工程と、
再度検出された前記硫黄酸化細菌の菌体量が基準値以下である場合に、前記湿式排ガス脱硫装置が十分に殺菌されていると評価する工程と、
を含む。
排水中の硫黄酸化細菌の菌体量を、前記硫黄酸化細菌の既知の遺伝子の増幅用プライマー対を用いたＰＣＲ法により検出する工程と、
検出された前記硫黄酸化細菌の菌体量に応じて、酸化性殺菌剤の量を調整し、殺菌する工程と、
殺菌後の前記排水中の前記硫黄酸化細菌の菌体量を再度検出する工程と、
再度検出された前記硫黄酸化細菌の菌体量が基準値以下である場合に、前記湿式排ガス脱硫装置が十分に殺菌されていると評価する工程と、
を含む。
第６の態様に係る殺菌評価方法では、殺菌前後の硫黄酸化細菌の菌体量を定量する。これにより、殺菌前後での硫黄酸化細菌の菌体量の変化から湿式排ガス脱硫装置の殺菌の程度を定量的に評価することができる。
１１ａ 排ガス導入口
１１ｂ 排ガス排出口
１２ 滞留液
１３ 滞留部
１４ 吸収液排出口
１５ 内部空間
２２ 散気管
２３，２４，４１ ポンプ
２６ 散布装置
４２，４４ 三方弁
４３ 固液分離器
５１ 補給水ノズル
６１ 塊状抗菌金属部材
６２ フィルタ
７１ 吸収液補給系統
７２ 空気供給系統
７３ 循環系統
７３ａ 循環管路
７３ｂ 吸収液還流口
７４ 抜出し系統
７５ 排水系統
７６ 戻し系統
７７ 補給水供給系統
１０１ 脱硫装置（湿式排ガス脱硫装置）
１１ｂ 排ガス排出口
１２ 滞留液
１３ 滞留部
１４ 吸収液排出口
１５ 内部空間
２２ 散気管
２３，２４，４１ ポンプ
２６ 散布装置
４２，４４ 三方弁
４３ 固液分離器
５１ 補給水ノズル
６１ 塊状抗菌金属部材
６２ フィルタ
７１ 吸収液補給系統
７２ 空気供給系統
７３ 循環系統
７３ａ 循環管路
７３ｂ 吸収液還流口
７４ 抜出し系統
７５ 排水系統
７６ 戻し系統
７７ 補給水供給系統
１０１ 脱硫装置（湿式排ガス脱硫装置）
Claims (6)
- 湿式排ガス脱硫装置における排水中の化学的酸素要求量の制御方法であって、
湿式排ガス脱硫装置の排水中の化学的酸素要求量を測定する工程１と、
測定された前記化学的酸素要求量が基準値以下である場合に、排水を放流し、一方、基準値超である場合に、前記排水中の硫黄酸化細菌の菌体量を、前記硫黄酸化細菌の既知の遺伝子の増幅用プライマー対を用いたＰＣＲ法により検出する工程２と、
検出された前記硫黄酸化細菌の菌体量に応じて、酸化性殺菌剤の量を調整し、殺菌する工程３と、
殺菌後の前記排水中の前記硫黄酸化細菌の菌体量を再度検出する工程４と、
再度検出された前記硫黄酸化細菌の菌体量が基準値以下である場合に、放流し、一方、基準値超である場合に、前記工程３及び前記工程４を繰り返す工程５と、
を含む、方法。 - 前記酸化性殺菌剤がハロゲン系殺菌剤、オゾン及び過酸化水素からなる群より選ばれる１種以上である、請求項１に記載の方法。
- 前記工程４において、殺菌後の前記排水中の化学的酸素要求量を再度測定する、請求項１又は２に記載の方法。
- 前記既知の遺伝子がｓｏｘＢ遺伝子である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
- 前記既知の遺伝子が配列番号１で表される塩基配列からなる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
- 湿式排ガス脱硫装置の殺菌評価方法であって、
排水中の硫黄酸化細菌の菌体量を、前記硫黄酸化細菌の既知の遺伝子の増幅用プライマー対を用いたＰＣＲ法により検出する工程と、
検出された前記硫黄酸化細菌の菌体量に応じて、酸化性殺菌剤の量を調整し、殺菌する工程と、
殺菌後の前記排水中の前記硫黄酸化細菌の菌体量を再度検出する工程と、
再度検出された前記硫黄酸化細菌の菌体量が基準値以下である場合に、前記湿式排ガス脱硫装置が十分に殺菌されていると評価する工程と、
を含む、方法。
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|---|---|---|---|
| JP2020014063A JP7341077B2 (ja) | 2020-01-30 | 2020-01-30 | 湿式排ガス脱硫装置における排水中の化学的酸素要求量の制御方法及び湿式排ガス脱硫装置の殺菌評価方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023002943A1 (ja) | 2021-07-20 | 2023-01-26 | 国立大学法人東北大学 | がん患者の予後を予測するためのバイオマーカー、がん患者の予後を予測するための方法、がん患者における、がん治療薬の効果を予測するための方法、及び、がん患者の予後を予測するためのキット |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2004242578A (ja) * | 2003-02-13 | 2004-09-02 | Nippon Steel Corp | 安水処理プラントの活性汚泥中に存在する微生物 |
| JP2007268471A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Ebara Corp | メタン発酵系における嫌気性微生物活性とメタン生成能の評価および制御方法 |
| JP2015188359A (ja) * | 2014-03-27 | 2015-11-02 | 三菱重工業株式会社 | スフィンゴモナス属細菌の検出方法及びそのプライマー、生物処理槽の活性予測方法 |
| JP2019126764A (ja) * | 2018-01-23 | 2019-08-01 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 湿式排ガス脱硫装置及び湿式排ガス脱硫方法 |
-
2020
- 2020-01-30 JP JP2020014063A patent/JP7341077B2/ja active Active
- 2020-12-11 WO PCT/JP2020/046411 patent/WO2021153038A1/ja active Application Filing
Patent Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
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