JP6591224B2 - Processing apparatus and processing method - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、処理装置及び処理方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a processing apparatus and a processing method.

従来、有機性排水を浄化処理する手段として、微生物を利用した水処理方式が主流であり、特に活性汚泥法が主に採用されている。近年は処理水質のさらなる向上の点から、嫌気―好気活性汚泥法、循環式硝化脱窒法、嫌気―無酸素―好気法(A2O法)など窒素・リンも同時に除去する方式の採用も進みつつある。さらに、処理水の濁質成分の除去、省スペース化を目的として、活性汚泥の固液分離を濾過膜によって行う濾過膜分離活性汚泥法(MBR:Membrane Bio−Reactor)が導入されている。
一方、微生物の種類を強化する手段として、遺伝子操作により、微生物の機能を強化し、処理対象物の分解性を高める方法がある。遺伝子組換えを行った微生物に関しては、国際法であるカルタヘナ法により、環境水中へ流出しないようにすることが求められている。しかし、処理プラント系外への遺伝子組み換え微生物の流出防止について、十分な対処が図られていない場合があった。
Conventionally, as a means for purifying organic wastewater, a water treatment method using microorganisms has been mainstream, and in particular, an activated sludge method has been mainly employed. In recent years, from the point of further improving the quality of treated water, adoption of nitrogen and phosphorus removal methods such as anaerobic-aerobic activated sludge method, circulating nitrification denitrification method, anaerobic-anoxic-aerobic method (A2O method) has also been advanced It's getting on. Furthermore, a filtration membrane separation activated sludge method (MBR: Membrane Bio-Reactor), in which activated sludge is solid-liquid separated by a filtration membrane, has been introduced for the purpose of removing turbid components of treated water and saving space.
On the other hand, as means for enhancing the types of microorganisms, there is a method of enhancing the function of microorganisms and enhancing the degradability of the object to be treated by genetic manipulation. For microorganisms that have undergone genetic recombination, it is required to prevent them from flowing into environmental water by the Cartagena method, which is an international law. However, there have been cases where sufficient measures have not been taken to prevent the outflow of genetically modified microorganisms outside the processing plant system.

細胞表層工学の開発とバイオテクノロジーへの展開、Bioscience & Industry, 69(1), 8-15, 2011Cell surface engineering development and biotechnology development, Bioscience & Industry, 69 (1), 8-15, 2011

本発明が解決しようとする課題は、遺伝子組み換え微生物の処理プラント系外への流出を防止しつつ、高効率に処理対象水を処理可能な処理装置及び処理方法を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a treatment apparatus and a treatment method capable of treating the water to be treated with high efficiency while preventing the genetically modified microorganisms from flowing out of the treatment plant system.

実施形態の処理装置は、生物反応槽と、濾過膜と、蛍光測定手段と、滅菌手段又は遮断手段と、制御部と、を持つ。生物反応槽は、蛍光タンパク質遺伝子、及び処理対象物質に対する処理機能を発現させる機能強化遺伝子が、遺伝子組換えにより組み込まれた遺伝子組換え微生物を保持し、前記遺伝子組換え微生物によって処理水を生物処理する。濾過膜は、前記生物反応槽で生物処理された前記処理水を濾過する。蛍光測定手段は、前記濾過膜を通過して前記生物反応槽から排出された前記処理水の蛍光を測定する。滅菌手段は、前記蛍光測定手段の後段に設けられ、前記処理水を滅菌する。遮断手段は、前記蛍光測定手段の後段に設けられ、前記処理水の排出を一時的に遮断する。制御部は、前記蛍光測定手段で得られた蛍光測定結果に基づいて、前記滅菌手段又は遮断手段の動作を制御する。 The processing apparatus according to the embodiment includes a biological reaction tank, a filtration membrane, a fluorescence measurement unit, a sterilization unit or blocking unit, and a control unit . The biological reaction tank holds a genetically modified microorganism in which a fluorescent protein gene and a function-enhanced gene that expresses a treatment function for a substance to be treated are incorporated by genetic recombination, and the treated water is biologically treated by the genetically modified microorganism. To do. The filtration membrane filters the treated water biologically treated in the biological reaction tank. The fluorescence measuring means measures the fluorescence of the treated water discharged from the biological reaction tank through the filtration membrane. Sterilization means is provided after the fluorescence measurement means and sterilizes the treated water. The blocking unit is provided at a subsequent stage of the fluorescence measuring unit and temporarily blocks the discharge of the treated water. The control unit controls the operation of the sterilization unit or the blocking unit based on the fluorescence measurement result obtained by the fluorescence measurement unit.

第1の実施形態における、処理装置の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the processing apparatus in 1st Embodiment. 実施形態に好適に用いられる遺伝子組換え微生物の説明図。Explanatory drawing of the genetically modified microorganisms used suitably for embodiment. 第2の実施形態における、処理装置の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the processing apparatus in 2nd Embodiment. 第3の実施形態における、処理装置の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the processing apparatus in 3rd Embodiment. 従来の処理装置の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the conventional processing apparatus.

以下、実施形態の処理装置を、図面を参照して説明する。   Hereinafter, a processing apparatus according to an embodiment will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態における、処理装置1の構成例を示す図である。第1の実施形態では、処理装置は、「処理装置1a」という。一例として、処理装置1aは、下水処理場に設置される。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a processing device 1 according to the first embodiment. In the first embodiment, the processing apparatus is referred to as “processing apparatus 1a”. As an example, the processing apparatus 1a is installed in a sewage treatment plant.

処理装置1aは、生物反応槽10と、濾過膜20と、蛍光測定装置(蛍光測定手段)40と、紫外線照射装置(滅菌手段)50とを備える。また、処理装置1aは、脱水機60と、乾燥機70とを備える。   The processing apparatus 1a includes a biological reaction tank 10, a filtration membrane 20, a fluorescence measurement device (fluorescence measurement means) 40, and an ultraviolet irradiation device (sterilization means) 50. Moreover, the processing apparatus 1a includes a dehydrator 60 and a dryer 70.

生物反応槽10は、遺伝子組換え微生物を保持し、遺伝子組換え微生物により処理水の生物処理を行う槽である。生物反応槽10には、配管2を介して処理水の原水である排水が導入される。排水としては、下水、農業集落排水、工場排水等が挙げられる。
配管2には、排水中の比較的大きな塵を除去するスクリーン2aが設けられ、生物反応槽10への塵の導入を防止する。スクリーン2aは、例えば、1mm目ほどのフィルターを用いることができる。
The biological reaction tank 10 is a tank that holds a genetically modified microorganism and performs biological treatment of treated water with the genetically modified microorganism. Drainage, which is raw water for treatment water, is introduced into the biological reaction tank 10 through the pipe 2. Examples of the wastewater include sewage, agricultural settlement wastewater, and factory wastewater.
The pipe 2 is provided with a screen 2 a that removes relatively large dust in the waste water, and prevents introduction of dust into the biological reaction tank 10. For the screen 2a, for example, a filter of about 1 mm can be used.

生物反応槽10には遺伝子組換え微生物が保持されている。生物反応槽10に導入された処理水の原水は、遺伝子組換え微生物によって高効率に生物処理される。
遺伝子組換え微生物は、蛍光タンパク質遺伝子、及び処理対象物質に対する処理機能を発現させる機能強化遺伝子が、遺伝子組換えにより組み込まれた微生物である。遺伝子組換え微生物は、蛍光タンパク質遺伝子が組み込まれているので、蛍光タンパクを発現することで、励起光が照射されると蛍光を呈する。また、遺伝子組換え微生物は、機能強化遺伝子が組み込まれているので、処理水中の処理対象物質に対し、優れた処理機能を発揮する。遺伝子組換え微生物は、排水中の有機物や、自身の排水処理によって生じた分解物の有機物を使って、増殖する。
The biological reaction tank 10 holds genetically modified microorganisms. The raw water of the treated water introduced into the biological reaction tank 10 is biologically processed with high efficiency by the genetically modified microorganism.
A genetically modified microorganism is a microorganism into which a fluorescent protein gene and a function-enhanced gene that expresses a treatment function for a substance to be treated are incorporated by genetic recombination. Since the genetically modified microorganism has a fluorescent protein gene incorporated, it expresses the fluorescent protein and exhibits fluorescence when irradiated with excitation light. In addition, since the genetically modified microorganism has a function-enhanced gene incorporated therein, it exhibits an excellent treatment function for the substance to be treated in the treated water. Genetically modified microorganisms proliferate using organic matter in wastewater or organic matter that is decomposed by its own wastewater treatment.

図2は、処理装置1aに用いられる遺伝子組換え微生物の説明図である。
酵母に、リパーゼの情報をコードしている遺伝子を遺伝子組換えにより導入することで、リパーゼを酵母に作らせることが可能である。リパーゼは、油脂を分解する機能を有する。
また、酵母に蛍光タンパク質遺伝子を遺伝子組換えにより導入することで、蛍光タンパク質を酵母に作らせることが可能である。
図2に示す態様では、蛍光タンパク質遺伝子EGFPとリパーゼ遺伝子を組み込むことにより、酵母の細胞壁が蛍光を呈し、油脂分解酵素であるリパーゼが表層に付与された酵母を作ることができる。EGFPは、緑色の蛍光タンパクの一つで、488nmの波長を励起した際に、509nmの蛍光波長を検知することができる。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a genetically modified microorganism used in the processing apparatus 1a.
It is possible to cause yeast to produce lipase by introducing a gene encoding lipase information into the yeast by genetic recombination. Lipase has a function of decomposing oils and fats.
Moreover, it is possible to make yeast produce fluorescent protein by introducing a fluorescent protein gene into yeast by gene recombination.
In the embodiment shown in FIG. 2, by incorporating the fluorescent protein gene EGFP and the lipase gene, the yeast cell wall exhibits fluorescence, and a lipase that is an oil-degrading enzyme can be produced on the surface layer. EGFP is one of green fluorescent proteins, and can detect a fluorescence wavelength of 509 nm when a wavelength of 488 nm is excited.

実施形態において処理水とは、生物反応槽10内に導入されるもの、生物反応槽10内に溜められるもの、生物反応槽10から排出されるものを含む。処理水の液分の少なくとも一部は、生物反応槽10内に設けられた濾過膜20を通過することにより、遺伝子組み換え微生物が除かれ、配管3へと送られる。   In the embodiment, the treated water includes what is introduced into the biological reaction tank 10, what is stored in the biological reaction tank 10, and what is discharged from the biological reaction tank 10. At least a part of the liquid of the treated water passes through the filtration membrane 20 provided in the biological reaction tank 10 to remove the genetically modified microorganisms and is sent to the pipe 3.

濾過膜20は、生物反応槽10中に配置され、生物反応槽10の処理水中に設けられている。濾過膜20としては、例えば、遺伝子組換え微生物よりも小さい孔径の孔を備えたものを用いることができ、活性汚泥の固液分離を膜によって行う膜分離活性汚泥法(MBR)において、通常用いられる膜を用いればよい。例えば、酵母の径は、おおよそ5〜10μmであり、濾過膜はそれより小さい孔径のものであれば、どのようなものであってもよい。市場によく出回っているMF膜の孔径は0.1μm〜0.5μm程度である。
濾過膜20に対し、洗浄用ブロワ10aから供給される空気が気泡となって処理水中に放出され、濾過膜20の目詰まりを防止する。洗浄用ブロワ10aから供給される空気は、生物反応槽10内の処理水の溶存酸素濃度を高め、遺伝子組換え微生物の生育に適した溶存酸素濃度の提供にも寄与する。図1に示すように、生物反応槽10内の溶存酸素濃度をさらに上昇させるため、生物反応槽10内の処理水に空気の供給を行う補助散気ブロワが設けられていてもよい。
The filtration membrane 20 is disposed in the biological reaction tank 10 and is provided in the treated water of the biological reaction tank 10. As the filtration membrane 20, for example, a membrane having pores smaller than that of the genetically modified microorganism can be used, and is usually used in a membrane separation activated sludge method (MBR) in which activated sludge is solid-liquid separated by a membrane. A film to be used may be used. For example, the diameter of the yeast is approximately 5 to 10 μm, and the filtration membrane may be any one as long as it has a smaller pore diameter. The pore size of MF membranes that are often on the market is about 0.1 μm to 0.5 μm.
The air supplied from the cleaning blower 10a is released into the treated water as bubbles with respect to the filtration membrane 20, thereby preventing the filtration membrane 20 from being clogged. The air supplied from the cleaning blower 10a increases the dissolved oxygen concentration of the treated water in the biological reaction tank 10 and contributes to the provision of the dissolved oxygen concentration suitable for the growth of the genetically modified microorganism. As shown in FIG. 1, in order to further increase the dissolved oxygen concentration in the biological reaction tank 10, an auxiliary aeration blower that supplies air to the treated water in the biological reaction tank 10 may be provided.

生物反応槽10から排出された処理水は、配管3を通り、処理装置1a外へと排出される。
配管3には、蛍光測定装置40が設置されている。遺伝子組換え微生物は、濾過膜20によって分離されるため、濾過膜を通過した処理水中には遺伝子組換え微生物は含まれていない。しかし、濾過膜20が破断する等の何らかの異常により、濾過膜20を通過した処理水中に遺伝子組換え微生物が混入するリスクがゼロとまではいえない。しかし、実施形態の処理装置1aによれば、蛍光測定装置40によって、濾過膜を通過した処理水中の遺伝子組換え微生物が呈する蛍光を検知でき、生物反応槽から排出された処理水中の遺伝子組換え微生物の存在を検知可能である。蛍光測定装置は、例えば、励起光光源および受光部を備える。励起光光源から発せられた励起光が遺伝子組換え微生物に照射されると、蛍光タンパク質から発せられた蛍光は、受光部に検知される。励起光光源は、例えば、キセノンランプやレーザー発振器、紫外線LED等である。受光部は、例えば、光検出器、CCDイメージセンサ等である。
例えば、実施形態の遺伝子組換え微生物は、EGFPを発現しているので、処理水をEGFPの波長に対応した蛍光測定装置40(励起波長488nm、蛍光波長509nm)により、観測する。処理水の観測は、常時行ってもよく、例えば10〜20分に1回程度おこなってもよい。処理水中の蛍光の測定は、濾過膜を通過し生物反応槽から排出された全ての処理水を対象とせずともよく、処理水の一部を試料液として、この試料液に対して蛍光の測定を行ってもよい。
The treated water discharged from the biological reaction tank 10 passes through the pipe 3 and is discharged out of the processing apparatus 1a.
A fluorescence measuring device 40 is installed in the pipe 3. Since the genetically modified microorganisms are separated by the filtration membrane 20, the genetically modified microorganisms are not contained in the treated water that has passed through the filtration membrane. However, the risk that the genetically modified microorganisms are mixed into the treated water that has passed through the filtration membrane 20 due to some abnormality such as the filtration membrane 20 breaking is not zero. However, according to the treatment apparatus 1a of the embodiment, the fluorescence measuring apparatus 40 can detect the fluorescence exhibited by the genetically modified microorganisms in the treated water that has passed through the filtration membrane, and the genetic recombination in the treated water discharged from the biological reaction tank. The presence of microorganisms can be detected. The fluorescence measuring device includes, for example, an excitation light source and a light receiving unit. When the genetically modified microorganism is irradiated with excitation light emitted from the excitation light source, fluorescence emitted from the fluorescent protein is detected by the light receiving unit. The excitation light source is, for example, a xenon lamp, a laser oscillator, an ultraviolet LED, or the like. The light receiving unit is, for example, a photodetector or a CCD image sensor.
For example, since the genetically modified microorganism of the embodiment expresses EGFP, the treated water is observed with a fluorescence measuring device 40 (excitation wavelength 488 nm, fluorescence wavelength 509 nm) corresponding to the wavelength of EGFP. The treated water may be observed all the time, for example, about once every 10 to 20 minutes. The measurement of fluorescence in the treated water does not have to target all the treated water that has passed through the filtration membrane and discharged from the biological reaction tank. May be performed.

処理装置1aは、前記蛍光測定手段の後段に、前記処理水を滅菌する滅菌手段を備える。
配管3には、蛍光測定装置40の下流に、紫外線照射装置50が設置されている。上述のように、遺伝子組換え微生物は、濾過膜20によって分離されるため、配管3内の処理水中には遺伝子組換え微生物は含まれていない。しかし、濾過膜20が破断する等の何らかの異常により、処理水中に遺伝子組換え微生物が混入した場合であっても、紫外線照射装置50によって、処理水中の遺伝子組換え微生物を滅菌処理し、死滅させることができる。紫外線照射装置を通過後の処理水は、遺伝子組換え微生物を含まないため、河川等の公共水域に放流することができる。
The treatment apparatus 1a includes a sterilization unit that sterilizes the treated water after the fluorescence measurement unit.
In the pipe 3, an ultraviolet irradiation device 50 is installed downstream of the fluorescence measuring device 40. As described above, since the genetically modified microorganisms are separated by the filtration membrane 20, the treated water in the pipe 3 does not contain the genetically modified microorganisms. However, even if the genetically modified microorganism is mixed into the treated water due to some abnormality such as the filtration membrane 20 being broken, the genetically modified microorganism in the treated water is sterilized by the ultraviolet irradiation device 50 and killed. be able to. Since the treated water after passing through the ultraviolet irradiation device does not contain genetically modified microorganisms, it can be discharged into public water areas such as rivers.

処理装置1aは、蛍光測定手段で得られた蛍光測定結果に基づいて、滅菌手段の動作を制御する制御部を備える。すなわち、処理装置1aは、蛍光測定装置40によって検出された蛍光の測定値によって、紫外線照射装置の紫外線照射を制御する制御部80を備える。
例えば、通常運転時には、紫外線照射装置50は作動しないが、蛍光測定装置40によって蛍光がわずかにでも測定された場合には、紫外線照射装置50を作動させる。そして紫外線照射装置50により処理水を滅菌し、濾過膜20を通過した処理水中の遺伝子組み換え微生物を、滅菌処理するように構成してもよい。
また例えば、制御部80が、蛍光測定装置40によって検出された蛍光強度に基づいて、紫外線照射装置50の紫外線照射量を算出する算出部を備える構成としてもよい。検出された蛍光の強度から、濾過膜20を通過した配管3内の処理水中の、遺伝子組換え微生物の濃度、及び遺伝子組換え微生物を滅菌可能な程度の紫外線照射量を算出する。制御部は、算出された紫外線照射量を照射するように、紫外線照射装置50の紫外線照射量を制御してもよい。
The processing apparatus 1a includes a control unit that controls the operation of the sterilization unit based on the fluorescence measurement result obtained by the fluorescence measurement unit. That is, the processing apparatus 1a includes a control unit 80 that controls the ultraviolet irradiation of the ultraviolet irradiation device based on the fluorescence measurement value detected by the fluorescence measuring device 40.
For example, during normal operation, the ultraviolet irradiation device 50 does not operate, but when the fluorescence measurement device 40 measures even a slight amount of fluorescence, the ultraviolet irradiation device 50 is operated. The treated water may be sterilized by the ultraviolet irradiation device 50, and the genetically modified microorganisms in the treated water that has passed through the filtration membrane 20 may be sterilized.
Further, for example, the control unit 80 may include a calculation unit that calculates the ultraviolet irradiation amount of the ultraviolet irradiation device 50 based on the fluorescence intensity detected by the fluorescence measuring device 40. From the detected fluorescence intensity, the concentration of the genetically modified microorganism in the treated water in the pipe 3 that has passed through the filtration membrane 20 and the amount of ultraviolet irradiation that can sterilize the genetically modified microorganism are calculated. The control unit may control the ultraviolet irradiation amount of the ultraviolet irradiation device 50 so as to irradiate the calculated ultraviolet irradiation amount.

処理装置1aは、生物反応槽10から排出された遺伝子組換え微生物を含む汚泥を脱水する脱水手段と、脱水手段によって得られた脱離液を前記生物反応槽に返送する返送手段と、を備える。
生物反応槽10内の遺伝子組換え微生物及びその他の微生物は、排水処理量に応じて増殖するため、余剰汚泥として、定期的に生物反応槽10から引き抜かれることが好ましい。
引き抜かれた余剰汚泥の一部は、配管4を通じて、ポンプ4aにより、脱水機60(脱水手段)へと送られ脱水される。脱水機60は、余剰汚泥を脱水処理するための手段を備えたものであれば特に限定されず、遠心脱水機、圧縮脱水機等が挙げられる。脱水された液分である脱離液は、返送管6を介して、生物反応槽10に返送される。返送手段としては、返送管6及び返送管6に設けられたポンプである。
引き抜かれた余剰汚泥の一部は返送汚泥として、配管5を通じてポンプ5aにより生物反応槽へと返送される。
The processing apparatus 1a includes dehydrating means for dewatering sludge containing genetically modified microorganisms discharged from the biological reaction tank 10, and return means for returning the desorbed liquid obtained by the dehydrating means to the biological reaction tank. .
Since the genetically modified microorganisms and other microorganisms in the biological reaction tank 10 grow in accordance with the amount of wastewater treatment, it is preferable that the biological reaction tank 10 is periodically withdrawn from the biological reaction tank 10 as excess sludge.
A part of the extracted excess sludge is sent to the dehydrator 60 (dehydrating means) through the pipe 4 and dehydrated by the pump 4a. The dehydrator 60 is not particularly limited as long as it has means for dehydrating excess sludge, and examples thereof include a centrifugal dehydrator and a compression dehydrator. The desorbed liquid, which is a dehydrated liquid component, is returned to the biological reaction tank 10 via the return pipe 6. The return means is a return pipe 6 and a pump provided in the return pipe 6.
Part of the extracted excess sludge is returned to the biological reaction tank through the pipe 5 by the pump 5a as return sludge.

処理装置1aは、生物反応槽10から排出された遺伝子組換え微生物を含む汚泥を滅菌する、汚泥滅菌手段を備える。
脱水により残った汚泥の固形分は、乾燥機70(乾燥滅菌装置)へと送られ、120℃の熱により乾燥される。120℃の熱により汚泥の固形分中に含まれる遺伝子組換え微生物は死滅するため、乾燥機70は、汚泥滅菌手段も兼ねる。
係る構成により、遺伝子組換え微生物は滅菌され、且つ余剰汚泥が減量化される。乾燥処理を経た余剰汚泥は、最終的には廃棄物となるか、又は肥料として利用することができる。
The processing apparatus 1a includes sludge sterilization means for sterilizing sludge containing the genetically modified microorganisms discharged from the biological reaction tank 10.
The solid content of the sludge remaining after dehydration is sent to a dryer 70 (dry sterilization apparatus) and dried by heat at 120 ° C. Since the genetically modified microorganisms contained in the solid content of the sludge are killed by the heat at 120 ° C., the dryer 70 also serves as a sludge sterilization means.
With such a configuration, the genetically modified microorganism is sterilized, and excess sludge is reduced. The surplus sludge that has been subjected to the drying treatment eventually becomes waste or can be used as fertilizer.

第1の実施形態の処理装置1aによれば、上記のように、蛍光タンパク質遺伝子が組み込まれた遺伝子組換え微生物の呈する蛍光を検出可能な蛍光測定装置40を備えるため、遺伝子組換え微生物の流出を検知できる。   According to the processing apparatus 1a of the first embodiment, as described above, since the fluorescence measuring apparatus 40 capable of detecting the fluorescence exhibited by the genetically modified microorganism into which the fluorescent protein gene is incorporated, the outflow of the genetically modified microorganism is provided. Can be detected.

さらに、第1の実施形態の処理装置1aによれば、処理水を滅菌する紫外線照射装置50を備えるため、遺伝子組換え微生物を滅菌可能であり、処理プラント系外への遺伝子組換え微生物の流出を防止できる。   Furthermore, according to the treatment apparatus 1a of the first embodiment, since the ultraviolet irradiation device 50 for sterilizing the treated water is provided, the genetically modified microorganism can be sterilized, and the genetically modified microorganism flows out of the processing plant system. Can be prevented.

以下、第1の実施形態の処理方法について説明する。   Hereinafter, the processing method of the first embodiment will be described.

実施形態の処理方法は、処理工程と、分離工程と、蛍光測定工程とを含む。処理工程は、蛍光タンパク質遺伝子、及び処理対象物質に対する処理機能を発現させる機能強化遺伝子が遺伝子組換えにより組み込まれた遺伝子組換え微生物によって、処理水を生物処理する工程である。分離工程は、前記生物処理された処理水の少なくとも一部を、前記処理水を濾過する濾過膜を通過させる工程である。蛍光測定工程は、前記濾過膜を通過した処理水の蛍光を測定する工程である。
実施形態の処理方法を実施するための装置は、特に制限されるものではないが、実施形態の処理装置を用いることが好ましい。以下、第1の実施形態の処理装置1aを用いた第1の実施形態の処理方法を説明する。なお、第1の実施形態の処理装置での説明と共通する点について説明を省略する。
The processing method of the embodiment includes a processing step, a separation step, and a fluorescence measurement step. The treatment step is a step of biologically treating the treated water with a genetically modified microorganism into which a fluorescent protein gene and a function-enhanced gene that expresses a treatment function for a treatment target substance are incorporated by genetic recombination. The separation step is a step of passing at least a part of the biologically treated treated water through a filtration membrane that filters the treated water. The fluorescence measurement step is a step of measuring the fluorescence of the treated water that has passed through the filtration membrane.
An apparatus for carrying out the processing method of the embodiment is not particularly limited, but it is preferable to use the processing apparatus of the embodiment. Hereinafter, the processing method of the first embodiment using the processing apparatus 1a of the first embodiment will be described. In addition, description is abbreviate | omitted about the point which is common in the description with the processing apparatus of 1st Embodiment.

まず、遺伝子組換え微生物が保持されている生物反応槽10に、配管2を介して処理水の原水である排水を導入して、遺伝子組換え微生物によって、処理水を生物処理する(処理工程)。
ここでいう生物処理とは、例えば、遺伝子組換え微生物が、処理対象物質を分解する機能、処理対象物質を別の物質に変換する機能、処理対象物質を取込む機能、処理対象物質を吸着する機能等を挙げることができる。これらの機能により、処理水を浄化することができる。
First, wastewater, which is raw water of treated water, is introduced into the biological reaction tank 10 holding the genetically modified microorganisms via the pipe 2, and the treated water is biologically treated with the genetically modified microorganisms (processing step). .
Biological treatment as used herein refers to, for example, a function that a genetically modified microorganism decomposes a target substance, a function that converts a target substance into another substance, a function that takes in a target substance, and adsorbs a target substance Function etc. can be mentioned. By these functions, the treated water can be purified.

次に、生物処理された処理水の少なくとも一部を、処理水中の前記遺伝子組換え微生物を通過させず、処理水中の液体成分を通過させる濾過膜20を通過させ、濾過膜20を通過した処理水を得る(分離工程)。処理水が濾過膜20を通過することにより、処理水から遺伝子組み換え微生物が除かれる。   Next, at least a part of the biologically treated treated water is allowed to pass through the filtration membrane 20 that does not pass the genetically modified microorganisms in the treated water, but allows the liquid component in the treated water to pass through. Water is obtained (separation step). By passing the treated water through the filtration membrane 20, the genetically modified microorganisms are removed from the treated water.

濾過膜20を通過した処理水を配管3へと送液し、蛍光測定装置40によって、濾過膜20を通過して生物反応槽10から排出された処理水の蛍光を測定する(測定工程)。遺伝子組換え微生物は、濾過膜20によって分離されるため、濾過膜20を通過した処理水中には遺伝子組換え微生物は含まれていない。しかし、濾過膜20が破断する等の何らかの異常により、濾過膜20を通過した処理水中に遺伝子組換え微生物が混入した場合、蛍光測定装置40によって、遺伝子組換え微生物から発せられた蛍光が検知され、処理水中の遺伝子組換え微生物の存在を検知可能である。   The treated water that has passed through the filtration membrane 20 is sent to the pipe 3, and the fluorescence of the treated water that has passed through the filtration membrane 20 and is discharged from the biological reaction tank 10 is measured by the fluorescence measurement device 40 (measurement step). Since the genetically modified microorganisms are separated by the filtration membrane 20, the genetically modified microorganisms are not contained in the treated water that has passed through the filtration membrane 20. However, when a genetically modified microorganism is mixed into the treated water that has passed through the filtration membrane 20 due to some abnormality such as the filtration membrane 20 breaking, the fluorescence emitted from the genetically modified microorganism is detected by the fluorescence measuring device 40. The presence of genetically modified microorganisms in the treated water can be detected.

第1の実施形態の処理方法は、測定工程で得られた蛍光測定結果に基づいて、滅菌手段の動作を制御する制御工程を有していてもよい。例えば、通常運転時には、紫外線照射装置50は作動しないが、測定工程において、蛍光測定装置40によって蛍光がわずかにでも測定された場合には、紫外線照射装置50を作動させて、検出された遺伝子組み換え微生物を、紫外線照射により滅菌処理してもよい。
また、第1の実施形態の処理方法は、制御工程が、測定工程で得られた蛍光測定結果に基づいて、紫外線照射装置の紫外線照射量を算出する算出工程を有していてもよい。例えば、測定工程において検出された蛍光の強度から、濾過膜20を通過した処理水中の遺伝子組換え微生物の濃度、及び遺伝子組換え微生物を滅菌可能な程度の紫外線照射量を算出する。算出された紫外線照射量により、制御部は、算出された紫外線照射量を照射するように、紫外線照射装置50の紫外線照射量を制御してもよい。
The processing method of the first embodiment may have a control step of controlling the operation of the sterilization means based on the fluorescence measurement result obtained in the measurement step. For example, during normal operation, the ultraviolet irradiation device 50 does not operate. However, in the measurement process, when even a slight amount of fluorescence is measured by the fluorescence measuring device 40, the ultraviolet irradiation device 50 is operated to detect the genetic recombination detected. Microorganisms may be sterilized by ultraviolet irradiation.
In the processing method of the first embodiment, the control step may include a calculation step of calculating the ultraviolet irradiation amount of the ultraviolet irradiation device based on the fluorescence measurement result obtained in the measurement step. For example, from the fluorescence intensity detected in the measurement step, the concentration of the genetically modified microorganism in the treated water that has passed through the filtration membrane 20 and the amount of ultraviolet irradiation that can sterilize the genetically modified microorganism are calculated. The control unit may control the ultraviolet irradiation amount of the ultraviolet irradiation device 50 so as to irradiate the calculated ultraviolet irradiation amount based on the calculated ultraviolet irradiation amount.

第1の実施形態の処理方法によれば、リパーゼの機能遺伝子を付与されている遺伝子組換え微生物を用いることで、通常、生物分解が難しい油脂分を含有する排水の処理が可能である。   According to the treatment method of the first embodiment, by using a genetically modified microorganism to which a lipase functional gene is added, it is possible to treat wastewater containing oils and fats that are usually difficult to biodegrade.

第1の実施形態の処理方法によれば、5〜10nmと比較的大きな微生物である酵母を組み換え体として使用することで、濾過膜での固液分離が容易である。   According to the treatment method of the first embodiment, solid-liquid separation on a filtration membrane is easy by using yeast, which is a relatively large microorganism of 5 to 10 nm, as a recombinant.

第1の実施形態の処理方法によれば、蛍光タンパク質を使うことで、高感度に遺伝子組換え微生物を検出できる。また、励起波長/蛍光波長が既知の蛍光タンパク質を用いることで、容易且つ精度よく遺伝子組換え微生物を検出することができる。   According to the treatment method of the first embodiment, a genetically modified microorganism can be detected with high sensitivity by using a fluorescent protein. Further, by using a fluorescent protein having a known excitation wavelength / fluorescence wavelength, a genetically modified microorganism can be detected easily and accurately.

(第2の実施形態)
第2の実施形態では、処理装置1に、生物反応槽10に代えて生物反応槽11が設けられている点、貯留槽30、及び配管7,8,9が設けられている点、紫外線照射装置50に代えて、処理水の排出を一時的に遮断する遮断弁100(遮断手段)が設けられている点が、第1の実施形態と相違する。生物反応槽11は、嫌気性の遺伝子組換え微生物を保持し、嫌気性の遺伝子組換え微生物によって処理水を生物処理する反応槽である。第2の実施形態では、第1の実施形態との相違点についてのみ説明する。
(Second Embodiment)
In 2nd Embodiment, it replaces with the biological reaction tank 10 in the processing apparatus 1, the point provided with the biological reaction tank 11, the storage tank 30, and the pipes 7, 8, and 9 are provided, ultraviolet irradiation It is different from 1st Embodiment that it replaces with the apparatus 50 and the cutoff valve 100 (blocking means) which interrupts | blocks discharge of treated water temporarily is provided. The biological reaction tank 11 is a reaction tank that holds an anaerobic genetically modified microorganism and biologically treats treated water with the anaerobic genetically modified microorganism. In the second embodiment, only differences from the first embodiment will be described.

図3は、第2の実施形態における、処理装置1の構成例を示す図である。第2の実施形態では、処理装置は「処理装置1b」という。   FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the processing device 1 according to the second embodiment. In the second embodiment, the processing apparatus is referred to as “processing apparatus 1b”.

生物反応槽11は、担体を貯留する中空筒状の容器である。生物反応槽11の下端に、処理水の流入口11dが設けられ、上部に処理水の排出口11cが設けられている。また、生物反応槽11の上端には嫌気処理に伴って発生したガスの排気口11eが設けられている。生物反応槽11には、微生物を付着させる担体が貯留されている。処理水は、生物反応槽11の下部から上部に向けて流れるように構成されている。流入口11dから流入された処理水は、担体を通過する際に嫌気性微生物による嫌気処理が行われる。担体を通過した処理水は排出口11cから生物反応槽11の外部に排出される。嫌気処理時に発生したガスは、排気口11eから排出される。
第1の実施形態の処理装置1aでは、生物反応槽内の微生物は、遺伝子組換え微生物を含め好気性の微生物を用いていたため、補助散気ブロワ10b及び洗浄用ブロワ10aによって、生物反応槽10内に空気を送り込むように構成されていた。図3に示す処理装置1bは、槽外部から空気が導入されるのではなく、排気口11eから排出されたガスが、配管7を通じて洗浄用ブロワ11aに送られる。濾過膜20に対し、洗浄用ブロワ11aから供給されるガスが気泡となって生物反応槽11中の水に放出され、濾過膜20の目詰まりが防止される。
配管8の一端は、生物反応槽11の排出口11cに接続されている。生物反応槽11内の処理水が配管8を通じて排出され、貯留槽30に溜められる。配管9は生物反応槽11の流入口11dに接続されている。貯留槽30内の処理水は、配管9を介して流入口11dから、生物反応槽に導入される。
The biological reaction tank 11 is a hollow cylindrical container that stores a carrier. A treatment water inlet 11d is provided at the lower end of the biological reaction tank 11, and a treatment water discharge port 11c is provided at the top. In addition, an exhaust port 11e for gas generated with anaerobic treatment is provided at the upper end of the biological reaction tank 11. The biological reaction tank 11 stores a carrier to which microorganisms are attached. The treated water is configured to flow from the lower part to the upper part of the biological reaction tank 11. The treated water introduced from the inflow port 11d is subjected to anaerobic treatment by anaerobic microorganisms when passing through the carrier. The treated water that has passed through the carrier is discharged to the outside of the biological reaction tank 11 through the discharge port 11c. The gas generated during the anaerobic treatment is discharged from the exhaust port 11e.
In the processing apparatus 1a of the first embodiment, since the microorganisms in the biological reaction tank use aerobic microorganisms including genetically modified microorganisms, the biological reaction tank 10 includes the auxiliary aeration blower 10b and the cleaning blower 10a. It was configured to send air into it. In the processing apparatus 1 b shown in FIG. 3, air is not introduced from the outside of the tank, but the gas discharged from the exhaust port 11 e is sent to the cleaning blower 11 a through the pipe 7. The gas supplied from the cleaning blower 11a to the filtration membrane 20 becomes bubbles and is released into the water in the biological reaction tank 11, so that the filtration membrane 20 is prevented from being clogged.
One end of the pipe 8 is connected to the discharge port 11 c of the biological reaction tank 11. The treated water in the biological reaction tank 11 is discharged through the pipe 8 and stored in the storage tank 30. The pipe 9 is connected to the inlet 11 d of the biological reaction tank 11. The treated water in the storage tank 30 is introduced into the biological reaction tank from the inlet 11d through the pipe 9.

処理装置1bは、蛍光測定手段で得られた蛍光測定結果に基づいて、遮断手段の動作を制御する制御部を備える。すなわち、処理装置1bは、蛍光測定装置40によって検出された蛍光の測定値によって、遮断弁100の開閉を制御する制御部80を備える。
例えば、通常運転時には、遮断弁100は開いているが、蛍光測定装置40によって蛍光がわずかにでも測定された場合には、遮断弁100を閉じて、検出された遺伝子組み換え微生物が系外へ流出することを防止するようにしてもよい。
The processing apparatus 1b includes a control unit that controls the operation of the blocking unit based on the fluorescence measurement result obtained by the fluorescence measurement unit. That is, the processing apparatus 1b includes a control unit 80 that controls the opening / closing of the shutoff valve 100 based on the fluorescence measurement value detected by the fluorescence measurement apparatus 40.
For example, during normal operation, the shutoff valve 100 is open, but when the fluorescence measuring device 40 measures even a slight amount of fluorescence, the shutoff valve 100 is closed and the detected genetically modified microorganism flows out of the system. You may make it prevent.

第2の実施形態の処理装置1bによれば、配管3に遮断弁100が設けられているため、系外への遺伝子組換え微生物の流出を防止できる。   According to the processing apparatus 1b of 2nd Embodiment, since the cutoff valve 100 is provided in the piping 3, the outflow of the genetically modified microorganisms outside a system can be prevented.

第2の実施形態の処理装置1bによれば、嫌気性の微生物を用いて排水の生物処理を行うことができ、嫌気性の微生物を排水の処理機能が強化された遺伝子組換え微生物として使用することができる。   According to the treatment apparatus 1b of the second embodiment, anaerobic microorganisms can be used to perform wastewater biological treatment, and the anaerobic microorganisms are used as genetically modified microorganisms with enhanced wastewater treatment functions. be able to.

以下、第2の実施形態の処理装置1bを用いた第2の実施形態の処理方法を説明する。第2の実施形態では、第1の実施形態との相違点についてのみ説明する。   Hereinafter, the processing method of the second embodiment using the processing apparatus 1b of the second embodiment will be described. In the second embodiment, only differences from the first embodiment will be described.

第2の実施形態の処理方法は、測定工程で得られた蛍光測定結果に基づいて、遮断手段の動作を制御する制御工程を有していてもよい。すなわち、第2の実施形態の処理方法は、蛍光測定装置40によって検出された蛍光の測定値によって、遮断弁100の開閉を制御する制御工程を有していてもよい。例えば、通常運転時には、遮断弁100が開いた状態とさせておき、測定工程において、蛍光測定装置40によって蛍光がわずかにでも測定された場合には、遮断弁100を閉じる。このようにして、検出された遺伝子組み換え微生物が系外へ流出することを防止するようにしてもよい。   The processing method of the second embodiment may have a control step of controlling the operation of the blocking means based on the fluorescence measurement result obtained in the measurement step. That is, the processing method according to the second embodiment may include a control step of controlling the opening / closing of the shutoff valve 100 based on the fluorescence measurement value detected by the fluorescence measurement device 40. For example, during normal operation, the shut-off valve 100 is kept open, and the shut-off valve 100 is closed when fluorescence is measured even slightly by the fluorescence measuring device 40 in the measurement process. In this way, the detected genetically modified microorganism may be prevented from flowing out of the system.

第2の実施形態の処理方法によれば、遮断弁100の動作を制御することにより、遺伝子組換え微生物を含む処理水を遮断でき、系外への遺伝子組換え微生物の流出を防止できる。   According to the treatment method of the second embodiment, by controlling the operation of the shutoff valve 100, the treated water containing the genetically modified microorganism can be blocked, and the genetically modified microorganism can be prevented from flowing out of the system.

(第3の実施形態)
第3の実施形態では、処理装置1に、遺伝子組換え微生物を培養する微生物培養槽90が設けられている点が、第1の実施形態と相違する。第3の実施形態では、第1の実施形態との相違点についてのみ説明する。
(Third embodiment)
The third embodiment is different from the first embodiment in that the treatment apparatus 1 is provided with a microorganism culture tank 90 for culturing genetically modified microorganisms. In the third embodiment, only differences from the first embodiment will be described.

図4は、第3の実施形態における、処理装置1の構成例を示す図である。第3の実施形態では、処理装置は「処理装置1c」という。   FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of the processing apparatus 1 according to the third embodiment. In the third embodiment, the processing device is referred to as a “processing device 1c”.

微生物培養槽90は、遺伝子組換え微生物の培養を行う槽である。例えば、遺伝子組換え微生物を、微生物培養槽90から生物反応槽10に定期的(例えば、週1回)に投入するようにしてもよく、生物反応槽10における生物処理性能が低下した場合に、追加投入するように構成してもよい。或いは、遺伝子組換え微生物を、微生物培養槽90から生物反応槽10に、常時、定量投入されるようにしてもよい。   The microorganism culture tank 90 is a tank for culturing genetically modified microorganisms. For example, genetically modified microorganisms may be periodically (for example, once a week) added from the microorganism culture tank 90 to the biological reaction tank 10, and when the biological treatment performance in the biological reaction tank 10 decreases, You may comprise so that it may add in addition. Alternatively, the genetically modified microorganisms may be constantly fed in a constant amount from the microorganism culture tank 90 to the biological reaction tank 10.

微生物培養槽90は、遺伝子組換え微生物が好適に増殖するための手段を備えている。係る手段としては、一例として温度制御手段、pH制御手段、濁度計等の基質濃度制御手段、圧力制御手段、攪拌手段等が挙げられる。
一例として、遺伝子組換え微生物として酵母を用いる場合、微生物培養槽90は、槽内環境が20〜30℃、pH4〜7となるように制御される。
The microorganism culture tank 90 includes means for suitably growing the genetically modified microorganism. Examples of such means include temperature control means, pH control means, substrate concentration control means such as a turbidimeter, pressure control means, stirring means and the like.
As an example, when yeast is used as the genetically modified microorganism, the microorganism culture tank 90 is controlled so that the environment in the tank becomes 20 to 30 ° C. and pH 4 to 7.

微生物培養槽90には、微生物培養槽90へと供給する培地を溜める基質槽が連結されていてもよい。培地は、微生物培養槽90中の微生物等を培養できるものであれば特に限定されず、炭素源、窒素源、無機塩類等を含有するものが好ましい。
炭素源としては、グルコース、フルクトース、シュークロース等の糖類;デンプン又はデンプン加水分解物等の炭水化物が挙げられる。
窒素源としては、アンモニア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム等の無機酸または有機酸のアンモニウム塩、ペプトン、肉エキス、酵母エキス、コーンスティーブリカー、カゼイン加水分解物、大豆粕、大豆粕加水分解物、各種発酵菌体消化物等が挙げられる。
無機塩類としては、リン酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、リン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫酸銅、炭酸カルシウム等が挙げられる。
A substrate tank for storing a medium to be supplied to the microorganism culture tank 90 may be connected to the microorganism culture tank 90. The medium is not particularly limited as long as it can cultivate microorganisms or the like in the microorganism culture tank 90, and a medium containing a carbon source, a nitrogen source, inorganic salts and the like is preferable.
Examples of the carbon source include saccharides such as glucose, fructose, and sucrose; and carbohydrates such as starch or starch hydrolyzate.
Nitrogen sources include ammonia, ammonium salts of inorganic or organic acids such as ammonium chloride, ammonium sulfate, and ammonium acetate, peptone, meat extract, yeast extract, corn steep liquor, casein hydrolyzate, soybean meal, soybean meal hydrolyzate And various fermented bacterial cell digests.
Examples of inorganic salts include magnesium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, monopotassium phosphate, dipotassium phosphate, ferrous sulfate, manganese sulfate, copper sulfate, calcium carbonate and the like.

第3の実施形態の処理装置1cによれば、第1の実施形態と同様な効果が得られるとともに、以下の効果も得られる。
第3の実施形態の処理装置1cによれば、生物反応槽10とは別の培養槽である微生物培養槽90で培養された遺伝子組換え微生物を、生物反応槽10に投入できるため、生物反応槽10の処理性能を安定させることができる。
According to the processing apparatus 1c of the third embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the following effects can also be obtained.
According to the processing apparatus 1c of the third embodiment, since the genetically modified microorganisms cultured in the microorganism culture tank 90, which is a culture tank different from the biological reaction tank 10, can be introduced into the biological reaction tank 10, the biological reaction The processing performance of the tank 10 can be stabilized.

なお、上記各実施形態では、処理水中の遺伝子組換え微生物を滅菌する滅菌手段として、紫外線照射装置を例示したが、滅菌装置は、処理水中の遺伝子組換え微生物を死滅させる手段を備えたものであれば特に限定されない。滅菌装置としては、オゾン処理手段、加温手段、pH調整手段、圧力制御手段等を備えたものが挙げられる。オートクレーブのように、高温高圧の飽和水蒸気による滅菌手段を備えたものであってもよい。   In each of the above embodiments, the ultraviolet irradiation device is exemplified as the sterilizing means for sterilizing the genetically modified microorganisms in the treated water. However, the sterilizing apparatus is provided with means for killing the genetically modified microorganisms in the treated water. If there is no particular limitation. Examples of the sterilization apparatus include those provided with ozone treatment means, heating means, pH adjustment means, pressure control means, and the like. It may be provided with a sterilization means using saturated steam at high temperature and high pressure like an autoclave.

なお、上記各実施形態では、濾過膜は生物反応槽中に配置される実施形態を例示したが、濾過膜は生物反応槽で生物処理された処理水を濾過可能なものであれば、生物反応槽外に配置されていてもよい。   In each of the above embodiments, the filtration membrane is exemplified in an embodiment arranged in a biological reaction tank. However, if the filtration membrane is capable of filtering the treated water biologically treated in the biological reaction tank, the biological reaction is performed. You may arrange | position outside the tank.

なお、上記各実施形態では、遺伝子組換え微生物について蛍光タンパク質遺伝子EGFP及びリパーゼ遺伝子が遺伝子組換えにより導入された微生物としたが、以下に示す微生物であってもよい。   In each of the above embodiments, the genetically modified microorganism is a microorganism into which the fluorescent protein gene EGFP and the lipase gene are introduced by genetic recombination, but the following microorganism may be used.

以下、遺伝子組換え微生物ついて詳細に説明する。
微生物は所有している遺伝子情報(DNA)を基に、酵素等の種々の物質の合成を行うことができる。そこで例えば、特定の微生物に、排水中の処理対象物質の処理機能を有する物質の情報をコードしている遺伝子を人為的に導入(遺伝子組み換え)することで、目的の物質を微生物に作らせることが可能である。
Hereinafter, the genetically modified microorganism will be described in detail.
Microorganisms can synthesize various substances such as enzymes based on the genetic information (DNA) they possess. Therefore, for example, a specific microorganism can be artificially introduced (genetic recombination) into a gene that encodes information on a substance that has the function of treating the target substance in wastewater, thereby causing the microorganism to produce the target substance. Is possible.

実施形態において「蛍光タンパク質遺伝子」とは、蛍光タンパク質をコードする遺伝子である。蛍光タンパク質遺伝子が微生物に導入されることで、微生物において蛍光タンパク質が発現される。
蛍光タンパク質としては、EGFPの他、GFP、YFP、CFP、mOrange、mBananaなど励起波長・蛍光波長が既知の蛍光タンパクであれば、どのようなものであってもよい。
微生物に蛍光タンパク質遺伝子を導入することで、微生物をマーキングできる。
In the embodiment, the “fluorescent protein gene” is a gene encoding a fluorescent protein. When the fluorescent protein gene is introduced into the microorganism, the fluorescent protein is expressed in the microorganism.
The fluorescent protein may be any fluorescent protein having a known excitation wavelength / fluorescent wavelength such as GFP, YFP, CFP, mOrange, and mBana, in addition to EGFP.
A microorganism can be marked by introducing a fluorescent protein gene into the microorganism.

蛍光タンパク質は、蛍光タンパク質遺伝子として微生物に導入され、当該蛍光タンパク質遺伝子の情報をもとに微生物によって合成されたものである。仮に、微生物を蛍光染色するなど、後代に遺伝しない方法を蛍光マーカーとして採用した場合、増殖した分の微生物はマーキングされない。一方、本実施形態では、蛍光タンパク質遺伝子が、後代に遺伝するので、微生物が増殖した場合でも、増殖分の微生物においても微生物がマーキングされる。   A fluorescent protein is introduced into a microorganism as a fluorescent protein gene and synthesized by the microorganism based on information on the fluorescent protein gene. If a method that does not inherit a progeny, such as fluorescent staining of microorganisms, is adopted as a fluorescent marker, the microorganisms that have grown are not marked. On the other hand, in the present embodiment, since the fluorescent protein gene is inherited to a progeny, even when the microorganism grows, the microorganism is marked even in the grown microorganism.

なお、図2では、細胞壁が蛍光を呈した微生物を例示したが、蛍光タンパク質は、微生物を検出可能な部位に位置していればよく、微生物の内部に位置していてもよい。また、蛍光タンパク質は、微生物の特定の部位に局在化していてもよく、微生物全体に一様に配置されていてもよい。
図2に示すように、蛍光タンパク質は、微生物の細胞壁又は細胞膜に配置されることが好ましい。蛍光タンパク質が微生物の細胞壁又は細胞膜に配置されることで、微生物の検出感度が高まる。また、図2に示すように、蛍光タンパク質は、微生物の形状を特定可能な程度に、一様に配置されることが好ましい。蛍光タンパク質が一様に配置されることで、実施形態の測定工程において微生物の形状を検出でき、微生物の検出精度が高まる。
In addition, in FIG. 2, although the microorganisms whose cell wall exhibited fluorescence were illustrated, fluorescent protein should just be located in the site | part which can detect a microorganism, and may be located inside the microorganism. Further, the fluorescent protein may be localized at a specific site of the microorganism, or may be uniformly arranged throughout the microorganism.
As shown in FIG. 2, the fluorescent protein is preferably disposed on the cell wall or cell membrane of the microorganism. By arranging the fluorescent protein on the cell wall or cell membrane of the microorganism, the detection sensitivity of the microorganism is increased. Moreover, as shown in FIG. 2, it is preferable that fluorescent protein is arrange | positioned uniformly so that the shape of microorganisms can be specified. By arranging the fluorescent proteins uniformly, the shape of the microorganism can be detected in the measurement process of the embodiment, and the detection accuracy of the microorganism is increased.

本実施形態において「機能強化遺伝子」とは、微生物に導入されて機能発現することで、該微生物に、処理対象物質に対する処理機能を付与又は促進させる働きを有するものである。
機能強化遺伝子としては、処理対象物質に対する処理機能を有するタンパク質をコードするものの他、微生物の本来の処理機能を強化する遺伝子調節配列や、RNAi誘導核酸等、全ての遺伝可能な機能因子も含むものとする。
微生物に機能強化遺伝子を導入することで、微生物の排水処理機能を機能強化することができる。
In the present embodiment, the “function-enhanced gene” has a function of imparting or promoting a treatment function for a substance to be treated by being introduced into a microorganism and expressing its function.
The function-enhanced gene includes not only a gene that encodes a protein having a processing function for a substance to be processed, but also includes all inheritable functional factors such as gene regulatory sequences that enhance the original processing function of microorganisms and RNAi-derived nucleic acids. .
By introducing the function-enhanced gene into the microorganism, the function of the wastewater treatment of the microorganism can be enhanced.

蛍光タンパク質遺伝子及び機能強化遺伝子は、両者共に後代に遺伝可能なように、遺伝子組換えにより微生物に組み込まれる。例えば、機能強化遺伝子が導入された部分のごく近傍に蛍光タンパク質遺伝子を導入することが挙げられる。蛍光タンパク質遺伝子及び機能強化遺伝子の両方が遺伝されることで、遺伝子組換え微生物であるかどうかを蛍光により確認することができる。
蛍光タンパク質遺伝子及び機能強化遺伝子は、それぞれ一種類のみ導入されてもよく、それぞれ複数種類が導入されてもよい。
The fluorescent protein gene and the function-enhanced gene are incorporated into a microorganism by genetic recombination so that both can be inherited by progeny. For example, the fluorescent protein gene is introduced in the immediate vicinity of the portion into which the function-enhancing gene is introduced. By inheriting both the fluorescent protein gene and the function-enhanced gene, it can be confirmed by fluorescence whether it is a genetically modified microorganism.
Only one kind of each of the fluorescent protein gene and the function enhancement gene may be introduced, or a plurality of kinds of each may be introduced.

処理対象物質としては、処理水に含まれる物質であり、有機物であっても無機物であってもよい。処理対象物質は、例えば、各種有機物、リン、リン化合物、金属、重金属等である。   The substance to be treated is a substance contained in the treated water and may be an organic substance or an inorganic substance. Examples of the processing target substance include various organic substances, phosphorus, phosphorus compounds, metals, and heavy metals.

機能強化遺伝子の処理機能とは、例えば、機能強化遺伝子を発現した微生物が、処理対象物質を分解する機能、処理対象物質を別の物質に変換する機能、処理対象物質を取込む機能、処理対象物質を吸着する機能等を挙げることができる。これらの機能により、処理水を浄化することができる。   Function-enhanced gene processing functions include, for example, a function in which a microorganism expressing a function-enhanced gene decomposes a target substance, a function that converts a target substance into another substance, a function that takes in a target substance, and a target to be processed The function of adsorbing substances can be mentioned. By these functions, the treated water can be purified.

機能強化遺伝子が処理対象物質に対する分解機能を有するかどうかは、機能強化遺伝子が組み込まれた組換え微生物と、機能強化遺伝子が組み込まれていないコントロールの微生物とを比較することで判別可能である。
例えば、同一条件の比較において、コントロールの微生物によって生物処理された処理水よりも、組換え微生物によって生物処理された処理水のほうが、処理水中の処理対象物質の濃度が低められ分解産物の濃度が上昇していた場合、当該機能強化遺伝子が処理対象物質に対する分解機能を有していると判断できる。
Whether or not the function-enhanced gene has a function of degrading the substance to be treated can be determined by comparing a recombinant microorganism into which the function-enhanced gene is incorporated and a control microorganism into which the function-enhanced gene is not incorporated.
For example, in the comparison of the same conditions, the concentration of the target substance in the treated water is lower in the treated water biologically treated with the recombinant microorganism than in the treated water biologically treated with the control microorganism. If it has increased, it can be determined that the function-enhanced gene has a decomposition function for the substance to be treated.

機能強化遺伝子が処理対象物質に対する変換機能を有するかどうかは、機能強化遺伝子が組み込まれた組換え微生物と、機能強化遺伝子が組み込まれていないコントロールの微生物とを比較することで、判別が可能である。
例えば、同一条件の比較において、コントロールの微生物によって生物処理された処理水よりも、組換え微生物によって生物処理された処理水のほうが、処理水中の処理対象物質の濃度が低められ変換産物が増加していた場合、当該機能強化遺伝子が処理対象物質に対する変換機能を有していると判断できる。
Whether or not a functionally enhanced gene has a conversion function for a substance to be treated can be determined by comparing a recombinant microorganism incorporating the enhanced gene with a control microorganism not incorporating the enhanced gene. is there.
For example, in the comparison of the same conditions, the treated water biologically treated with the recombinant microorganism has a lower concentration of the substance to be treated in the treated water and the conversion product increases than the treated water biologically treated with the control microorganism. If so, it can be determined that the function-enhanced gene has a conversion function for the substance to be treated.

機能強化遺伝子が処理対象物質に対する取込み機能を有するかどうかは、機能強化遺伝子が組み込まれた組換え微生物と、機能強化遺伝子が組み込まれていないコントロールの微生物とを比較することで、判別が可能である。
例えば、同一条件の比較において、コントロールの微生物によって生物処理された処理水よりも、組換え微生物によって生物処理された処理水のほうが、処理水中の処理対象物質の濃度が低められ組換え微生物中の処理対象物質が増加していた場合、当該機能強化遺伝子が処理対象物質に対する取込み機能を有していると判断できる。
Whether or not a functionally enhanced gene has an uptake function for a substance to be treated can be determined by comparing a recombinant microorganism incorporating the functionally enhanced gene with a control microorganism that does not incorporate the functionally enhanced gene. is there.
For example, in the comparison of the same conditions, the concentration of the substance to be treated in the treated water is lower in the treated water biologically treated with the recombinant microorganism than in the treated water biologically treated with the control microorganism. If the target substance has increased, it can be determined that the function-enhanced gene has a function of taking up the target substance.

機能強化遺伝子が処理対象物質に対する吸着機能を有するかどうかは、機能強化遺伝子が組み込まれた組換え微生物と、機能強化遺伝子が組み込まれていないコントロールの微生物とを比較することで、判別が可能である。
例えば、同一条件の比較において、コントロールの微生物によって生物処理された処理水よりも、組換え微生物によって生物処理された処理水のほうが、処理水中の処理対象物質の濃度が低められ組換え微生物表面の処理対象物質が増加していた場合、当該機能強化遺伝子が処理対象物質に対する吸着機能を有していると判断できる。
Whether or not the enhanced gene has an adsorption function for the substance to be treated can be determined by comparing a recombinant microorganism incorporating the enhanced gene with a control microorganism not incorporating the enhanced gene. is there.
For example, in the comparison of the same conditions, the concentration of the target substance in the treated water is lower in the treated water biologically treated with the recombinant microorganism than in the treated water biologically treated with the control microorganism. If the target substance has increased, it can be determined that the function-enhanced gene has an adsorption function for the target substance.

機能強化遺伝子は、処理対象物質に対する処理機能を有する酵素をコードする遺伝子であることが好ましい。
酵素としては、加水分解酵素、酸化還元酵素、転移酵素、脱離酵素、異性化酵素、合成酵素が好ましく、加水分解酵素がより好ましい。
加水分解酵素としては、アミノアシラーゼ、α−アミラーゼ、グルコアミラーゼ、セルラーゼ、インベルターゼ、カルボキシペプチダーゼ、ロイシンアミノペプチダーゼ、ペニシリンアミダーゼ、AMPデアミナーゼ、プロテアーゼ、リゾチーム、パパイン、キチナーゼ、コレステロールエステルヒドロラーゼ、アルカリホスファターゼ、β−グルコシダーゼ、β−D−ガラクトシダーゼ、アスパラギナーゼ、グルタミナーゼ、ウレアーゼ、ペニシリナーゼ、クレアチニナーゼ、クレアチナーゼ、クレアチンデイミナーゼ、ペクチナーゼ、カタラーゼ、リパーゼ、ヘミセルラーゼ、アミノペプチターゼ、キモトリプシン、ウロキナーゼ、ウレアーゼ、アミダーゼ、グルコースフォスファターゼ、リボヌクレアーゼ、各種制限酵素(エンドデオキシリボヌクレアーゼ)、フォスフォリパーゼ、サッカラーゼ等が挙げられ、アミラーゼ、セルラーゼ、プロテアーゼ、リゾチームが好ましい。
The function-enhancing gene is preferably a gene encoding an enzyme having a processing function for the substance to be processed.
As the enzyme, hydrolase, oxidoreductase, transferase, eliminase, isomerase, and synthetic enzyme are preferable, and hydrolase is more preferable.
Examples of hydrolases include aminoacylase, α-amylase, glucoamylase, cellulase, invertase, carboxypeptidase, leucine aminopeptidase, penicillin amidase, AMP deaminase, protease, lysozyme, papain, chitinase, cholesterol ester hydrolase, alkaline phosphatase, β- Glucosidase, β-D-galactosidase, asparaginase, glutaminase, urease, penicillinase, creatininase, creatinase, creatine deiminase, pectinase, catalase, lipase, hemicellulase, aminopeptidase, chymotrypsin, urokinase, urease, amidase, glucose phosphatase Ribonuclease, various restriction enzymes (endodeoxy) Ribonuclease), phospholipases, saccharase and the like, amylase, cellulase, protease, lysozyme are preferred.

実施形態に好適に用いられる機能強化遺伝子としては、リパーゼ系酵素をコードする遺伝子、セルラーゼ系酵素をコードする遺伝子、プロテアーゼ系酵素をコードする遺伝子、及びアミラーゼ系酵素をコードする遺伝子からなる群から選ばれるいずれか一種以上であることが挙げられる。
リパーゼ系酵素とは、脂質を分解する機能を有する酵素群であり、例えば、トリアシルグリセリドリパーゼである。セルラーゼ系酵素とは、グリコシド結合を加水分解する機能を有する酵素群であり、例えば、セルラーゼ、ヘミセルラーゼである。プロテアーゼ系酵素とは、ペプチド結合を加水分解する機能を有する酵素群である。アミラーゼ系酵素とはグリコシド結合を加水分解する機能を有する酵素群であり、例えば、α−アミラーゼ、グルコアミラーゼである。
The function-enhancing gene suitably used in the embodiment is selected from the group consisting of a gene encoding a lipase enzyme, a gene encoding a cellulase enzyme, a gene encoding a protease enzyme, and a gene encoding an amylase enzyme It is mentioned that it is any 1 type or more.
The lipase enzyme is a group of enzymes having a function of decomposing lipid, for example, triacylglyceride lipase. The cellulase enzyme is an enzyme group having a function of hydrolyzing a glycosidic bond, and examples thereof include cellulase and hemicellulase. Protease enzymes are a group of enzymes having a function of hydrolyzing peptide bonds. An amylase enzyme is an enzyme group having a function of hydrolyzing a glycosidic bond, for example, α-amylase and glucoamylase.

遺伝子組換えされる微生物としては、Pseudomonas alcaligenes 、P. putida、P. dacunhae 等のPseudomonas 属のグラム陰性細菌;Gluconobacter melanogenes 、G. oxydans等のGluconobacter 属のグラム陰性細菌;Alcaligenes eutrophus 等のAlcaligenes 属のグラム陰性細菌;Acetobacter suboxydans等の酢酸菌;Escherichia coli、E. freundii 、Enterobacter aerogenes等の大腸菌群細菌;Erwinia carotovora、Serratia marcescens 、Protaminobacter rubrum、Proteus mirabilis 等のその他のグラム陰性細菌などを挙げることができる。
また、Streptococcus faecalis、Leuconostoc mensenteroides、Lactobacillus delbruckii等の乳酸菌;Bacillus subtilis 、B. megaterium 等のBacillus属のグラム陽性細菌;Clostridium acetobutylicum、C. beijerinckii 等のClostridium 属のグラム陽性細菌;Arthrobacter simplex等のArthrobacter属のグラム陽性細菌;Corynebacterium glutamicum、Brevibacterium ammoniagenes 、B. flavum 、Propionibacterium sp. 等のその他のグラム陽性細菌などを挙げることができる。
さらに、Nocardia rhodocrous 、Streptomyces phaeochromogenes 、S. rimosus、S. roseochromogenes 、S. tendae 、S. rimosus等の放線菌、Saccharomyces sp. 、Hansenula jadinii 、Candida tropicalis、Rhodotorula minuta等の酵母、Rhizopus nigricans、R. stolonofer 、Curvularia lunata 、Aspergillusochraceus 、A. niger、Penicillium chrysogenum 等の糸状菌などを挙げることができる。
遺伝子組換えされる微生物として2種以上の異なる微生物を用いてもよい。
Examples of the microorganisms to be genetically modified include Pseudomonas genus bacteria such as Pseudomonas alcaligenes, P. putida, P. dacunhae, etc .; Gluconobacter melanogenes, G. oxydans, etc .; Gluconobacter genus gram negative bacteria; Alcaligenes eutrophus Gram-negative bacteria; acetic acid bacteria such as Acetobacter suboxydans; coliform bacteria such as Escherichia coli, E. freundii, Enterobacter aerogenes; other gram-negative bacteria such as Erwinia carotovora, Serratia marcescens, Protaminobacter rubrum, Proteus mirabilis .
Also, lactic acid bacteria such as Streptococcus faecalis, Leuconostoc mensenteroides, and Lactobacillus delbruckii; Gram-positive bacteria of the genus Bacillus such as Bacillus subtilis and B. megaterium; Other Gram-positive bacteria such as Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium ammoniagenes, B. flavum, Propionibacterium sp.
Furthermore, Nocardia rhodocrous, Streptomyces phaeochromogenes, S. rimosus, S. roseochromogenes, S. tendae, S. rimosus and other actinomycetes, Saccharomyces sp., Hansenula jadinii, Candida tropicalis, Rhodotorula minuta, etc. And filamentous fungi such as Curvularia lunata, Aspergillusochraceus, A. niger, and Penicillium chrysogenum.
Two or more different microorganisms may be used as the microorganism to be genetically modified.

前記遺伝子組換え微生物は、前記酵素を分泌又は細胞表層に提示するものであることが好ましい。
遺伝子組み換え微生物によって作り出された酵素は、遺伝子組み換え微生物から分泌されてもよい。また、遺伝子組み換え微生物によって作り出された酵素は、図2に示すように、微生物の細胞表面に上記酵素を提示(アーミング)されてもよい。
The genetically modified microorganism is preferably one that secretes or presents the enzyme on the cell surface.
The enzyme produced by the genetically modified microorganism may be secreted from the genetically modified microorganism. In addition, as shown in FIG. 2, the enzyme produced by the genetically modified microorganism may be presented (armed) on the cell surface of the microorganism.

機能強化遺伝子に微生物の細胞表面に提示する指令配列を加えることで、合成された酵素を細胞表層に提示することができる。
微生物に上記酵素を提示させる方法としては、一例として、遺伝子操作により機能強化遺伝子と細胞表層提示タンパクをコードしている遺伝子を特定の微生物に導入する方法が挙げられる。遺伝子の発現により、微生物の細胞内から酵素が合成された後、細胞表層に提示される。より具体的には、遺伝子組換えされる微生物(酵母)に以下の配列、分泌シグナル、目標酵素、アグルチニンタンパク質、及び上記アンカー付着シグナルをコードする遺伝子を含む配列を導入することが挙げられる。アグルチニンタンパク質は、上記酵素を固定するアンカーとなる。アンカー付着シグナルとしては、グリコシルフォスファチジルイノシトール(GPI)が挙げられる。上記特徴を有する配列を酵母に導入することにより、目標酵素を微生物にアーミングすることができる。分解酵素が提示された微生物は生体触媒となり、有機物の低分子化に作用する。上記技術を利用して、微生物、例えば、一般的に利用される酵母、大腸菌等を使い、上記方法で有機物の低分子化能を持つ生体触媒を作製し、排水中の有機物の低分子化処理に用いることが可能である。
また、生体触媒として、酵母等の有価物生産をする微生物を用いる場合、これらの微生物自身も低分子された有機物を餌として利用できる。例えば、酵母表層に提示されたセルラーゼの働きにより、処理水中のセルロースが低分子糖に分解され、酵母がこの低分子糖を利用し、アルコール発酵を行い、バイオエタノールを生産するように、有価物を生産することが可能となる。微生物に発現させる酵素は、一種類でも複数種類でもよい。発現効率の観点からは一種類のタンパク質を発現させることが好ましく、複数の微生物にそれぞれ異なる種類のタンパク質を一種類ずつ発現させることがより好ましい。
微生物の表層に難分解目標の分解に適した酵素を提示することによって、微生物による低分子化効率を向上させることができる。
By adding a command sequence to be displayed on the cell surface of the microorganism to the function-enhanced gene, the synthesized enzyme can be presented on the cell surface.
As an example of the method for causing the microorganism to present the enzyme, a method in which a gene encoding a function-enhanced gene and a cell surface display protein is introduced into a specific microorganism by genetic manipulation can be mentioned. Enzymes are synthesized from the cells of microorganisms by gene expression and then presented on the cell surface. More specifically, the following sequence, secretion signal, target enzyme, agglutinin protein, and a sequence containing a gene encoding the anchor attachment signal may be introduced into a microorganism (yeast) to be genetically modified. Agglutinin protein serves as an anchor for fixing the enzyme. An anchor attachment signal includes glycosyl phosphatidylinositol (GPI). By introducing a sequence having the above characteristics into yeast, the target enzyme can be armed into the microorganism. The microorganism on which the degrading enzyme is presented serves as a biocatalyst and acts to lower the molecular weight of organic substances. Utilizing the above technology, using a microorganism such as commonly used yeast, Escherichia coli, etc., producing a biocatalyst having the ability to reduce the molecular weight of organic matter by the above method, and reducing the molecular weight of the organic matter in the wastewater Can be used.
Moreover, when using microorganisms which produce valuables, such as yeast, as a biocatalyst, these microorganisms themselves can also use low molecular organic substances as food. For example, by the action of cellulase presented on the surface of the yeast, the cellulose in the treated water is broken down into low molecular sugars, and the yeast uses this low molecular sugar to perform alcoholic fermentation and produce bioethanol. Can be produced. One or more kinds of enzymes may be expressed in the microorganism. From the viewpoint of expression efficiency, it is preferable to express one type of protein, and it is more preferable to express different types of proteins one by one in a plurality of microorganisms.
By presenting an enzyme suitable for the degradation of the hardly degradable target on the surface layer of the microorganism, the efficiency of reducing the molecular weight by the microorganism can be improved.

実施形態に好適に用いられる機能強化遺伝子として、遺伝子組換え微生物内でのポリリン酸の合成能を促進する遺伝子を好適に例示できる。
遺伝子組換え微生物内でのポリリン酸の合成能を促進する遺伝子が組み込まれた遺伝子組換え大腸菌(ポリリン酸合成大腸菌)は、排水中のリン酸態のリン(PO4-)を菌体内に取り込みポリリン酸を合成する。この反応過程で、ポリリン酸合成大腸菌の菌体内にリンが取り込まれ、排水中のリンが除去される。遺伝子組換え微生物は、大腸菌であるため、排水中に含まれる有機物により増殖が進む。このため、生物反応槽内部では高効率にリンの除去反応が進むことになる。
このようにして、排水中のリンを安定的に除去できるため、処理水放流先の富栄養化の問題を低減することができる。余剰汚泥はリンを高濃度に含有するため、肥料として利用することができる。また、増殖速度の速い大腸菌に組み込むことにより、リンの除去をより効率的に進めることができる。
A gene that promotes the ability to synthesize polyphosphate in a genetically modified microorganism can be preferably exemplified as a function-enhancing gene that is preferably used in the embodiment.
Recombinant genes that promote synthesis ability of polyphosphoric acid in microorganisms has been incorporated recombinant Escherichia coli (polyphosphoric acid synthesis E. coli), the phosphorus phosphorus Santai in waste water - polyphosphoric captures in the cells (PO4) Synthesize acid. In this reaction process, phosphorus is taken into the cells of polyphosphate-synthesizing Escherichia coli and phosphorus in the waste water is removed. Since the genetically modified microorganism is Escherichia coli, it is propagated by the organic matter contained in the waste water. For this reason, phosphorus removal reaction proceeds with high efficiency inside the biological reaction tank.
In this way, since phosphorus in the waste water can be stably removed, the problem of eutrophication of the treated water discharge destination can be reduced. Since excess sludge contains phosphorus in a high concentration, it can be used as a fertilizer. In addition, phosphorus can be removed more efficiently by incorporating it into E. coli having a high growth rate.

実施形態に好適に用いられる機能強化遺伝子として、金属吸着能を有するタンパク質をコードする遺伝子を好適に例示できる。遺伝子組換え微生物は、前記金属吸着能を有するタンパク質を細胞表層に提示するものであることが好ましい。金属を吸着できるタンパク質として、メタロチオネインが挙げられる。
メタロチオネインをコードする遺伝子が組み込まれた遺伝子組換え酵母では、メタロチオネインが細胞表層に付与され、排水中の重金属がメタロチオネインに吸着されることにより、重金属が水中より除去される。メタロチオネインは、亜鉛(Zn2+)、銅(Cu+)、カドミウム(Cd2+)、鉛(Pb2+)、銀(Ag+)、水銀(Hg2+)等の重金属を吸着することができる。機能強化された酵母は排水中の有機物を利用して増殖するため、高効率に重金属を吸着除去することができる。
このようにして、排水中の重金属を安定的に除去できるため、通常、薬品処理によって行われる重金属の処理を経済的な処理である生物処理で実施することができる。
なお、遺伝子組換えにより、細胞表層に付与される金属吸着タンパクはメタロチオネインに限らず、システイン、シスチン、ヒスチジン等の重金属を吸着する機能を有することが知られているタンパク質であればどのようなものであってもよい。
As a function-enhanced gene suitably used in the embodiment, a gene encoding a protein having metal adsorption ability can be suitably exemplified. The genetically modified microorganism is preferably one that presents the protein having the metal adsorption ability on the cell surface. A metallothionein is mentioned as a protein which can adsorb | suck a metal.
In a genetically modified yeast in which a gene encoding metallothionein is incorporated, metallothionein is applied to the cell surface layer, and heavy metals in the waste water are adsorbed by metallothionein, thereby removing heavy metals from the water. Metallothionein can adsorb heavy metals such as zinc (Zn 2+ ), copper (Cu + ), cadmium (Cd 2+ ), lead (Pb 2+ ), silver (Ag + ), mercury (Hg 2+ ) it can. Since the yeast with enhanced functions is grown using the organic matter in the wastewater, heavy metals can be adsorbed and removed with high efficiency.
In this way, heavy metals in the waste water can be stably removed, so that the treatment of heavy metals usually performed by chemical treatment can be carried out by biological treatment which is an economical treatment.
In addition, the metal adsorption protein imparted to the cell surface by gene recombination is not limited to metallothionein, but any protein known to have a function of adsorbing heavy metals such as cysteine, cystine, histidine, etc. It may be.

従来の、膜分離活性汚泥法(MBR)を行う処理装置の構成例を図5に示す。MBRでは、微生物の量を従来の活性汚泥法よりも高濃度に保てることから、省スペースが実現でき、さらに活性汚泥の固液分離を膜で行うために、非常に高い処理性能(BOD、SS、窒素)を得られる。しかしながら、このMBRの方式では、処理水を再利用するためには多くの場合、生物難分解性の有機成分である難分解COD(Chemical Oxygen Demand)の除去のために、後段にオゾンなどの酸化装置、もしくは凝集処理などの薬品処理や逆浸透膜など膜処理をもう一段行うなどの処理が必要となり、運転コストの面で改善の余地がある。活性汚泥に存在する微生物による分解が難しい成分である油成分やセルロース系の有機成分などは他の処理の併用が必要である。安定したリンの除去のためにはPAC(ポリ塩化アルミニウム)などの凝集剤の添加が必要である、という問題がある。   FIG. 5 shows a configuration example of a conventional processing apparatus that performs a membrane separation activated sludge process (MBR). In MBR, the amount of microorganisms can be maintained at a higher concentration than in the conventional activated sludge method, so that space saving can be realized, and furthermore, since solid-liquid separation of activated sludge is performed with a membrane, extremely high processing performance (BOD, SS) , Nitrogen). However, in this MBR method, in order to recycle treated water, in many cases, in order to remove persistent oxygen-degraded COD (Chemical Oxygen Demand), which is an organic component that is hardly biodegradable, oxidation such as ozone is subsequently performed. There is room for improvement in terms of operating costs because it requires an apparatus, or a chemical treatment such as agglomeration treatment or another membrane treatment such as a reverse osmosis membrane. Oil components and cellulosic organic components that are difficult to decompose by microorganisms present in activated sludge must be used in combination with other treatments. There is a problem that it is necessary to add a flocculant such as PAC (polyaluminum chloride) for stable phosphorus removal.

対して、実施形態の処理装置および処理方法によれば、処理対象物質に対する処理機能を発現させる機能強化遺伝子が、遺伝子組換えにより組み込まれた遺伝子組換え微生物を用いるので、従来生物処理が難しかった物質であっても、生物反応槽内で処理可能である。これにより、従来生物処理が難しかった物質を処理するために必要であった処理設備を簡略化できる。   On the other hand, according to the processing apparatus and the processing method of the embodiment, since a genetically modified microorganism in which a function-enhanced gene that expresses a processing function for a processing target substance is incorporated by genetic recombination is used, conventional biological processing has been difficult. Even substances can be processed in a biological reactor. Thereby, the processing equipment required for processing a substance that has conventionally been difficult to biologically process can be simplified.

以上に述べた少なくとも一つの実施形態によれば、蛍光測定手段を持つことにより、蛍光タンパク質遺伝子が組み込まれた遺伝子組換え微生物を検知でき、遺伝子組換え微生物が環境中に放出されることの防止につながる。   According to at least one embodiment described above, by having a fluorescence measuring means, it is possible to detect a genetically modified microorganism in which a fluorescent protein gene is incorporated, and to prevent the genetically modified microorganism from being released into the environment. Leads to.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1…処理装置、1a…処理装置、1b…処理装置、1c…処理装置、2…配管、2a…スクリーン、3…配管、4…配管、4a…ポンプ、5…配管、5a…ポンプ、6…返送管、7…配管、8…配管、9…配管、10…生物反応槽、10a…洗浄用ブロワ、10b…補助散気ブロワ、11…生物反応槽、11a…洗浄用ブロワ、11c…排出口、11d…流入口、11e…排気口、20…濾過膜、30…貯留槽、40…蛍光測定装置、50…紫外線照射装置、60…脱水機、70…乾燥機、80…制御部、90…微生物培養槽、100…遮断弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Processing apparatus, 1a ... Processing apparatus, 1b ... Processing apparatus, 1c ... Processing apparatus, 2 ... Piping, 2a ... Screen, 3 ... Piping, 4 ... Piping, 4a ... Pump, 5 ... Piping, 5a ... Pump, 6 ... Return pipe, 7 ... pipe, 8 ... pipe, 9 ... pipe, 10 ... biological reaction tank, 10a ... washing blower, 10b ... auxiliary diffuser, 11 ... biological reaction tank, 11a ... washing blower, 11c ... discharge port 11d ... Inlet, 11e ... Exhaust port, 20 ... Filtration membrane, 30 ... Reservoir, 40 ... Fluorescence measuring device, 50 ... Ultraviolet irradiation device, 60 ... Dehydrator, 70 ... Dryer, 80 ... Control unit, 90 ... Microorganism culture tank, 100 ... shut-off valve

Claims (11)

蛍光タンパク質遺伝子、及び処理対象物質に対する処理機能を発現させる機能強化遺伝子が、遺伝子組換えにより組み込まれた遺伝子組換え微生物を保持し、前記遺伝子組換え微生物によって処理水を生物処理する生物反応槽と、
前記生物反応槽で生物処理された前記処理水を濾過する濾過膜と、
前記濾過膜を通過して前記生物反応槽から排出された前記処理水の蛍光を測定する蛍光測定手段と、
前記蛍光測定手段の後段に設けられた、前記処理水を滅菌する滅菌手段、又は前記処理水の排出を一時的に遮断する遮断手段と、
前記蛍光測定手段で得られた蛍光測定結果に基づいて、前記滅菌手段又は遮断手段の動作を制御する制御部と、を備える処理装置。
A biological reaction tank in which a fluorescent protein gene and a function-enhanced gene that expresses a treatment function for a substance to be treated hold a genetically modified microorganism incorporated by genetic recombination, and biologically treat the treated water by the genetically modified microorganism; ,
A filtration membrane for filtering the treated water biologically treated in the biological reaction tank;
A fluorescence measuring means for measuring fluorescence of the treated water discharged from the biological reaction tank through the filtration membrane;
A sterilization means for sterilizing the treated water, provided in a subsequent stage of the fluorescence measuring means, or a blocking means for temporarily blocking discharge of the treated water;
A processing apparatus comprising: a control unit that controls the operation of the sterilization unit or the blocking unit based on a fluorescence measurement result obtained by the fluorescence measurement unit.
前記滅菌手段を備え、前記滅菌手段が紫外線照射装置であり、前記制御部は、前記蛍光測定手段で得られた蛍光測定結果に基づいて、紫外線照射を制御する請求項に記載の処理装置。 With the sterilizing means, the sterilizing means is a UV irradiation apparatus, the control unit, on the basis of the fluorescence measurement means fluorescence measurement results obtained, the processing apparatus according to claim 1 for controlling the UV irradiation. 更に、前記生物反応槽から排出された前記遺伝子組換え微生物を含む汚泥を滅菌する、汚泥滅菌手段を備える請求項1又は2に記載の処理装置。 Furthermore, the processing apparatus of Claim 1 or 2 provided with the sludge sterilization means which sterilizes the sludge containing the said genetically modified microorganisms discharged | emitted from the said bioreaction tank. 前記汚泥滅菌手段は、乾燥滅菌装置である請求項に記載の処理装置。 The processing apparatus according to claim 3 , wherein the sludge sterilization means is a dry sterilization apparatus. 前記機能強化遺伝子は、処理対象物質に対する処理機能を有する酵素をコードする遺伝子であり、前記遺伝子組換え微生物は、前記酵素を分泌又は細胞表層に提示するものである請求項1〜のいずれか一項に記載の処理装置。 The enhancements gene is a gene encoding an enzyme having a processing function for processing target material, the genetically modified microorganism, claim 1-4 is intended to be presented to the secretion or cell surface the enzyme The processing apparatus according to one item. 前記機能強化遺伝子は、リパーゼ系酵素をコードする遺伝子、セルラーゼ系酵素をコードする遺伝子、プロテアーゼ系酵素をコードする遺伝子、及びアミラーゼ系酵素をコードする遺伝子からなる群から選ばれるいずれか一種以上である請求項に記載の処理装置。 The function-enhancing gene is at least one selected from the group consisting of a gene encoding a lipase enzyme, a gene encoding a cellulase enzyme, a gene encoding a protease enzyme, and a gene encoding an amylase enzyme. The processing apparatus according to claim 5 . 前記機能強化遺伝子は、前記遺伝子組換え微生物内でのポリリン酸の合成能を促進する遺伝子である請求項1〜のいずれか一項に記載の処理装置。 The processing apparatus according to any one of claims 1 to 4 , wherein the function-enhanced gene is a gene that promotes the ability to synthesize polyphosphate in the genetically modified microorganism. 前記機能強化遺伝子は、金属吸着能を有するタンパク質をコードする遺伝子であり、前記遺伝子組換え微生物は、前記金属吸着能を有するタンパク質を細胞表層に提示するものである請求項1〜のいずれか一項に記載の処理装置。 The enhancements gene is a gene encoding a protein having a metal-adsorbing ability, the genetically modified microorganism, claim 1-4 proteins having the metal adsorption capacity is intended to be presented on the cell surface The processing apparatus according to one item. 更に、前記遺伝子組換え微生物を培養する培養槽を備える請求項1〜のいずれか一項に記載の処理装置。 Furthermore, the processing apparatus as described in any one of Claims 1-8 provided with the culture tank which culture | cultivates the said gene recombinant microorganism. 更に、前記生物反応槽から排出された前記遺伝子組換え微生物を含む汚泥を脱水する脱水手段と、
前記脱水手段によって得られた脱離液を前記生物反応槽に返送する返送手段と、を備える請求項1〜のいずれか一項に記載の処理装置。
Furthermore, a dehydrating means for dewatering the sludge containing the genetically modified microorganisms discharged from the biological reaction tank,
Processing apparatus according to any one of claims 1 to 9, and a returning means for returning the eluate obtained by the dehydration unit to the bioreactor.
蛍光タンパク質遺伝子、及び処理対象物質に対する処理機能を発現させる機能強化遺伝子が遺伝子組換えにより組み込まれた遺伝子組換え微生物によって、処理水を生物処理する処理工程と、
前記生物処理された処理水の少なくとも一部を、前記処理水を濾過する濾過膜を通過させる分離工程と、
前記濾過膜を通過した処理水の蛍光を測定する蛍光測定工程と、
前記蛍光測定工程で得られた蛍光測定結果に基づいて、滅菌手段又は遮断手段の動作を制御する制御工程と、
を含む処理方法。
A treatment step of biologically treating the treated water with a genetically modified microorganism in which a fluorescent protein gene and a function-enhanced gene that expresses a treatment function for a substance to be treated are incorporated by genetic recombination
A separation step of passing at least a part of the biologically treated water through a filter membrane for filtering the treated water;
A fluorescence measurement step of measuring the fluorescence of the treated water that has passed through the filtration membrane;
Based on the fluorescence measurement result obtained in the fluorescence measurement step, a control step for controlling the operation of the sterilization means or the blocking means,
Processing method.
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