成果報告書詳細
管理番号20140000000566
タイトル平成22年度-平成25年度成果報告書 「最先端PG(Mega-ton Water System)無薬注海水淡水化システムセンシング技術 (遺伝子計測技術を用いた原水水質管理)」
公開日2015/3/31
報告書年度2010 - 2013
委託先名横河電機株式会社
プロジェクト番号P09025
部署名環境部
和文要約SWROプラントにおけるRO膜のファウリングは、運転上の重要な課題であり、なかでもバイオファウリングへの対策が期待されている。このバイオファウリング発生要素としては、RO膜に流入する水中の菌数、栄養成分、水温等が関係しているとされる。今後はバイオファウリングの発生リスクを押さえたプラント運転管理のために、特定の菌の検出やROに導入/排出される細菌数計測を実施する必要性が高まると考えられる。そこで我々は、SWROプラントにおけるバイオファウリング検出を想定した菌種同定装置、および菌数測定装置を試作した。
(1)菌種同定装置の試作
 a.検出手法の検討
  菌の検出同定には、PCRによる遺伝子増幅法と、DNAチップによる遺伝子による菌種判定を組み合わせた方法を採用した。システムの試作段階では仮に設定した8種類のグラム陰性の海洋細菌(S1-S8)を使い、装置の動作確認等を実施した。検出対象遺伝子は、データベースにおけるDNA配列情報が充実しているgyrB遺伝子とした。
 b.菌種同定装置の試作
  サンプル海水中で、測定対象となる細菌の濃度に応じて、サンプル濃縮を可能とする濃縮機構をシステムの前段に取り入れた。この機構は、菌回収用のフィルターユニットと、可変流速のポンプシステムの組み合わせにより、フィルタ上への菌回収を可能とした。
 c.遺伝子増幅の自動処理装置、容器の作成
 DNAチップによる遺伝子検出の前処理工程は溶菌と遺伝子増幅であり、これらは遺伝子の検出手順のなかで 最も煩雑な工程である。これらの一連の工程を自動化するために、弾性体でできた専用の反応容器と、その容 器内に入れられたサンプル溶液と反応試薬を送液し、加熱冷却が可能な処理装置を作成した。反応後の溶液を 専用の検出用DNAチップとハイブリダイゼーションさせ、DNAチップ上の予想された部位にのみ、規定光量以上のハイブリダイゼーションシグナルが得られたことから、細菌の遺伝子検出における前処理工程の自動処理装置の動作が確認できた。
(2)SWROプラントのRO導入水用の菌数測定装置試作
  光散乱方式のパーティクルカウント技術をもとに、SWROプラントのRO導入水、またはRO濃縮水中の菌粒子をリアルタイムに計測できる装置を試作した。試作に当たっては、室戸のSWROテストプラントにおけるRO導入水やRO濃縮水中の菌を測定し、想定される測定レンジに合致する粒子数を設定した。本菌数測定装置は、RO導入水、RO濃縮水、精製水の3つの系統で流路を切り替え、サンプルの連続的な自動測定が可能である。また、流路の洗浄機能を備えている。本装置の動作検証にあたっては、モデルとなる菌を精製水に添加し、カウント可能なことを確認した。
 
 今後は、さまざまな地域のROプラントで見られる菌情報を統合していくこと、また菌数カウントの定量性を上げていくためのシステムアップデートを進めていくことが必要となる。
英文要約Bio-fouling causes serious obstacle to the operation of SWRO plant. So, establishment of monitoring the growth of bio-fouling is expected in terms of operation management. Therefore, we have been developing a system for identify bacteria which exist in seawater of SWRO plant.
We developed a prototype system to detect specific marine bacteria. As the technology used by this system, gene analysis method using DNA microarray which can detect simultaneous genes of bacteria was selected. This method consists of the following steps. These are cell lysis, DNA purification, DNA amplification, DNA labeling, hybridization and fluorescent scanning to each spot which hybridized on DNA microarray. And these processes are automated and carried out in a cartridge-type vessel. Model bacteria used for the verification of this system are provided from AORI (Atmosphere and Ocean Research Institute).
On the other hand, changes in the number of bacteria are important information to detect bio-fouling in the sample. So, a device for real-time measuring the number of bacteria in feed water of RO membrane has been developed.
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