JPH09285299A - 下水処理プラントの状態判別方法 - Google Patents
下水処理プラントの状態判別方法Info
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- JPH09285299A JPH09285299A JP8128996A JP12899696A JPH09285299A JP H09285299 A JPH09285299 A JP H09285299A JP 8128996 A JP8128996 A JP 8128996A JP 12899696 A JP12899696 A JP 12899696A JP H09285299 A JPH09285299 A JP H09285299A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Activated Sludge Processes (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
ントの状態が悪化したとき、対策の遅れを生じることが
なく、各微生物種ごとの絶対的な個体数を正確に求める
必要がなく、観察者の能力に依存せずに、プラントの状
態を短時間で把握できる下水処理プラントの状態判別方
法を提供する。 【解決手段】 特定の微生物種を検出するための特定の
配列の核酸断片をプロ−ブとして用いて、プロ−ブと活
性汚泥中の核酸との間でハイブリダイゼ−ションを行わ
せることにより特定微生物の存在を検出するとととも
に、予め、特定微生物種の個体数の変動と下水処理プラ
ントの状態の変化との関係を判定しておき、被測定下水
処理プラントの微生物種の個体数の時間変化を逐次計測
し、予め判定した結果を基準として被測定下水処理プラ
ントの計測結果を比較し、比較結果から逐次被測定下水
処理プラントの状態を判別するようにしたものである。
Description
水処理プラントの状態を判別する方法に関する。
化プラントシステムにおいて、プラントが順調に運転さ
れている場合と、悪化した状態で運転されている場合と
では微生物相が異なることが一般的に知られており、プ
ラントの運転を良好に保つためには微生物相を監視する
ことが必要である。下水処理プラントが良好に働いてい
るかどうかを判定する方法として、顕微鏡観察により特
徴的な微生物とプラントの状態を関連づけ、プラントの
運転に利用しようという方法が試みられている。さらに
出現の予想される特異的な微生物の特徴や形状、固体数
などに関する画像情報を得て知識デ−タベ−スに蓄え、
活性汚泥プロセスの状態を判別する方法を備えたシステ
ムが提案されている(例えば、特開平1−31539号
公報)。また、従来より微生物学で行われている方法で
は微生物懸濁液を薄く希釈して寒天培地上に撒き、各個
体が十分に空間的に分離された状態にしてこれを培養し
て、その結果微生物が繁殖して出現した目に見えるほど
の集団(コロニーと呼ぶ)を数え、各微生物種の出現コ
ロニー数の比率からプラントの良否の状態を判別する、
下水処理プラントの状態判別方法が提案されている。
てきた顕微鏡観察による方法では、測定誤差が大きく、
観察者の能力に依存するという問題があった。また、画
像処理による方法でも、原生動物のように大きさが10
0ミクロンほどの微生物は判別できるが、水処理の主要
な部分を担う細菌は大きさが1ミクロンほどしかなく判
別できない。一方、寒天培地上に撒いた微生物懸濁液か
ら出てきたコロニ−の数を数える方法では培養の時間が
かかり、しかも培養できるものしか計数できない、ある
いは培地の種類やコロニ−を数えるタイミングで全く違
った値が出てくるため、懸濁液中の各々の微生物種の個
体数の絶対値を正確に求めることはできないという問題
がある。出現コロニー数を計数する方法に限らず、現在
利用できるどのような方法でも、異なる微生物種や溶液
の条件あるいは測定場所などによって計数効率が異な
り、各々の微生物種の個体数の絶対値を正確には求める
ことはできないという問題は残る。したがって、各微生
物種ごとの出現コロニー数の比率はその時点での正確な
微生物の個体数の比率、つまり正確な微生物相を表して
いない。しかしながら、上記の従来技術の課題に対し
て、同じ微生物種間では測定場所を定めておけば計数効
率が一定となるため、絶対値そのものの値が正確でなく
ても、その個体数の相対的な時間変化からプラントの状
態を判別することは可能である。そこで、本発明は上記
の点に鑑み、細菌のような小さな微生物を判別でき、プ
ラントの状態が悪化したとき、対策の遅れを生じること
がなく、各微生物種ごとの絶対的な個体数を正確に求め
る必要がなく、観察者の能力に依存せずに、プラントの
状態を短時間で把握できる下水処理プラントの状態判別
方法を提供することを目的とする。
に、本発明は下水処理プラントの活性汚泥懸濁液中に含
まれる微生物を検出し、前記微生物の有無、存在量ある
いは活動状態を指標としてプラントの運転状態を判別す
る下水処理プラントの状態判別方法において、特定の微
生物種を検出するための特定の配列の核酸断片をプロ−
ブとし、前記プロ−ブと前記活性汚泥懸濁液中に含まれ
る核酸との間でハイブリダイゼ−ションを行わせること
により前記特定の微生物種の存在を検出して下水処理プ
ラントの状態を判別するようにしたものである。また、
特定の微生物種を検出するための特定の配列の核酸断片
をプライマとし、前記プライマに認識される前記特定の
微生物種の核酸をPCR法により選択的に増幅させるこ
とにより特定微生物の存在を検出するようにしても良
い。さらに、前記ハイブリダイゼ−ションによる方法ま
たは前記PCR法を用いて、予め前記特定の微生物種の
個体数の変動を計測するとともに、下水処理プラントの
状態の変化との関係を判定しておき、被測定下水処理プ
ラントの前記微生物種の個体数の時間変化を逐次計測
し、前記予め判定した結果を基準として前記被測定下水
処理プラントの計測結果を比較し、前記比較結果から逐
次前記被測定下水処理プラントの状態を判別する。な
お、前記核酸断片の大きさあるいは前記核酸断片の量を
電気泳動により判別する。
基づいて説明する。図1は本発明の第1の実施の形態を
示すハイブリダイゼーション法のフロ−チャ−トであ
る。図2は本発明の第2の実施の形態を示すPCR法の
フロ−チャ−トである。図3は本発明の実施の形態を示
す微生物種の動態の時間変化のグラフである。下水処理
プラントの活性汚泥処理液中の微生物から活性汚泥プロ
セスの状態を判別する例として、本発明では微生物相の
検出にハイブリダイゼーション法およびPCR法を挙げ
ておりフロ−チャ−トで説明する。一般的にはハイブリ
ダイゼーション法はDNAとDNA、DNAとRNA間
でその塩基配列に相補性が高い時に2重鎖を形成すると
いう性質を利用して、DNAの検索あるいはDNAとR
NA間の相同性を判定する方法である。一方、PCR法
は特定のDNA領域を挟んだ2種類のプライマとDNA
合成酵素によるDNA合成反応の試験管内における繰り
返しで特定のDNA領域を数十万倍に増幅する方法であ
る。
法について説明する。まず、ステップST1にてプロー
ブとなる核酸を作製する。プローブは、判定したい微生
物に含まれる核酸と相補的な配列を持つものを作製す
る。例えば、大腸菌を判定したい場合、プローブは大腸
菌に含まれるどんな核酸に対するものであってもよい
が、16Sr RNAのように一つの細胞に多数あるもの
が有利である。続いてステップST2にてプローブを適
当な方法で標識する。通常は蛍光標識をおこなうが、放
射線標識してもよい。標識の方法は任意であるが、検出
できる感度が確保されなければならない。ここまではあ
らかじめ準備しておくことができる。さらに続いてステ
ップST3にてプローブとハイブリダイゼーションでき
るように、試料を調製する。微生物が生存しているまま
だと、細胞中に核酸があるので、細胞外のプローブと相
互作用できない。そこで、アルカリ処理、界面活性剤処
理など適当な方法で、細胞膜を破壊する。必要に応じ
て、核酸分解酵素の阻害剤を加えておく。これらの操作
を核酸を固定するために、ニトロセルロースなどの膜上
でおこなうと便利である。そして、ステップST4にて
ステップST3で作製した試料に、標識したプローブを
添加し、しばらくしてからよく洗浄する。プローブに相
補的な核酸が固定されていれば、それに結合するのでプ
ローブは膜上に残るはずである。ステップST5にて、
標識に応じた方法で判定をおこなう。蛍光標識した場合
は、励起光を照射して蛍光が出るかどうかを判定する。
放射線標識した場合には、X線フィルムが感光するかな
どといった方法で判定する。なお、ステップST3にお
ける試料の調製では、DNAを抽出し、制限酵素処理
後、電気泳動するという方法を採ってもよい。この場合
も電気泳動後のDNAをニトロセルロース膜にうつしと
ることになり、以下の手順は同じになる。この方法は、
操作が繁雑になるが、DNA断片の大きさという情報も
増えるので、判定の正確さは向上する。以上述べたよう
な手段により、最終的に試料とプローブがハイブリダイ
ゼーションするかどうかを判定するので、誰でも同じ判
断を下すことができるのである。
る。まず、ステップST11にて増幅したいDNA断片
の両端に相補的なふたつのプライマーDNAを作製す
る。増幅するDNA断片は微生物種特異的であるものを
選択する。例えば、細菌のべん毛遺伝子はこの用途に向
いている。プライマーはあらかじめ準備しておくことが
できる。続いてステップST41にてPCR法によって
プライマーではさまれるDNA断片を増幅する。最後に
ステップST51にて、増幅されたDNAを同定する。
例えば、電気泳動によってDNA断片の大きさを比較
し、予想されるものかどうかを判定する。また、電気泳
動する前に制限酵素処理し、電気泳動のパターンで比較
する方法でも良い。また、プライマーを複数組使うこと
によって、一度に複数種の微生物を判定することもでき
る。以上述べた手段により、最終的に特定のDNA断片
がPCR法によって増幅されているかどうかを判定する
ので、誰でも同じ判断を下すことができる。
て、活性汚泥処理懸濁液中における微生物相から下水処
理プラントの状態を判定する。これらのプロセスは図1
のハイブリダイゼ−ション法のステップST6からステ
ップST8までの部分、図2のPCR法のステップST
61からステップST81までの部分にて示される。例
えば、これらの方法で得られた複数の微生物種の中に
A、B,Cという微生物種の存在が検出されたする。予
めこれらの個体数の時間変化とプラントの良否の状態に
対する関係を判別情報として把握しておく。例えば、下
水処理プラントシステムが時間の経過とともに次第に悪
化の方向に向かっているとき、微生物Aの個体数は増加
し、微生物Bの個体数は減少するということがわかって
いるものとする。図3は、微生物種ごとの個体数の時間
変化を示したグラフであるが、縦軸は各々の微生物種ご
との任意のスケールで表された個体数であり、横軸は時
間である。なお、同じ微生物種では計数効率は一定の下
で計測されているものとする。上記で述べたプラント状
態に対する各微生物種の個体数変化を、図を使って現在
におけるプラントの状態の良否判定を説明する。各々の
微生物種の個体数の時間変化を逐次計測し、図示したよ
うな結果が得られているものとする。仮に微生物A、
B、Cの個体数の相対的な時間変化は、時刻0から2ま
ではプラントは良好な状態で運転されていたが、時刻2
以後プラントの状態は変化したとする。微生物Aの密度
は時刻2から3の間に増加しており、逆に、微生物Bは
同じ時間に減少し、Cはほとんど変わらない。予め把握
しておいたプラント状態と各微生物個体数の変化の関係
を示した判別情報に基づいて、時刻2から3の間に変化
した各微生物個体数変化より、プラントの状態は悪化の
方向へ向かったことを判定することができる。このよう
に下水処理プラントにおいて各微生物種の絶対個体数を
求める必要がなく、プラントの良否の状態に対する各微
生物の個体数の変化を予め把握しておけば、現時点で逐
次変化する微生物の個体数から、プラントの状態の良否
を実時間で判別できる。また、下水処理プラントの状態
が悪化したとき、観察者の能力や知識に依存せずに、対
策の遅れを生じることがなくプラントの状態を短時間で
判別できる。
イブリダイゼーション法あるいはPCR法により微生物
相の変化に対して、誰でも同じ判断を下すことができる
という効果がある。これらの2つの方法を用いることに
より、細菌のような小さな微生物を判別でき、プラント
の状態が悪化したときに対策の遅れを生じることのな
い、各微生物種ごとの絶対的な個体数を正確に求める必
要のない、観察者の能力に依存せずに、プラントの状態
を短時間で把握できる下水処理プラントの状態判別方法
を得る効果がある。
ーション法のフロ−チャ−トである。
−チャ−トである。
フである。
Claims (4)
- 【請求項1】 下水処理プラントの活性汚泥懸濁液中に
含まれる微生物を検出し、前記微生物の有無、存在量あ
るいは活動状態を指標としてプラントの運転状態を判別
する下水処理プラントの状態判別方法において、 特定の微生物種を検出するための特定の配列の核酸断片
をプロ−ブとし、 前記プロ−ブと前記活性汚泥懸濁液中に含まれる核酸と
の間でハイブリダイゼ−ションを行わせることにより前
記特定の微生物種の存在を検出することを特徴とする下
水処理プラントの状態判別方法。 - 【請求項2】 下水処理プラントの活性汚泥懸濁液中に
含まれる微生物を検出し、前記微生物の有無、存在量あ
るいは活動状態を指標としてプラントの運転状態を判別
する下水処理プラントの状態判別方法において、 特定の微生物種を検出するための特定の配列の核酸断片
をプライマとし、 前記プライマに認識される前記特定の微生物種の核酸を
PCR法により選択的に増幅させることにより特定微生
物の存在を検出することを特徴とする下水処理プラント
の状態判別方法。 - 【請求項3】 請求項1あるいは2記載の方法を用い
て、予め前記特定の微生物種の個体数の変動を計測する
とともに、下水処理プラントの状態の変化との関係を判
定しておき、 被測定下水処理プラントの前記微生物種の個体数の時間
変化を逐次計測し、 前記予め判定した結果を基準として前記被測定下水処理
プラントの計測結果を比較し、 前記比較結果から逐次前記被測定下水処理プラントの状
態を判別することを特徴とする請求項1または2記載の
下水処理プラントの状態判別方法。 - 【請求項4】 前記核酸断片の大きさあるいは前記核酸
断片の量を電気泳動により判別することを特徴とする請
求項1ないし3のいずれかに記載の下水処理プラントの
状態判別方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8128996A JPH09285299A (ja) | 1996-04-24 | 1996-04-24 | 下水処理プラントの状態判別方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8128996A JPH09285299A (ja) | 1996-04-24 | 1996-04-24 | 下水処理プラントの状態判別方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09285299A true JPH09285299A (ja) | 1997-11-04 |
Family
ID=14998565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8128996A Pending JPH09285299A (ja) | 1996-04-24 | 1996-04-24 | 下水処理プラントの状態判別方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09285299A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004306026A (ja) * | 2003-03-27 | 2004-11-04 | Toray Ind Inc | 溶解性有機物含有液の処理方法および処理装置 |
| JP2006159046A (ja) * | 2004-12-06 | 2006-06-22 | Tohoku Univ | 微生物群集解析による水処理施設の稼動状況の判断方法 |
| CN110426498A (zh) * | 2019-08-08 | 2019-11-08 | 广州市净水有限公司 | 一种污水生物毒性监测方法 |
| JP2021146229A (ja) * | 2020-03-16 | 2021-09-27 | 栗田工業株式会社 | 排水の生物処理方法 |
-
1996
- 1996-04-24 JP JP8128996A patent/JPH09285299A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004306026A (ja) * | 2003-03-27 | 2004-11-04 | Toray Ind Inc | 溶解性有機物含有液の処理方法および処理装置 |
| JP2006159046A (ja) * | 2004-12-06 | 2006-06-22 | Tohoku Univ | 微生物群集解析による水処理施設の稼動状況の判断方法 |
| CN110426498A (zh) * | 2019-08-08 | 2019-11-08 | 广州市净水有限公司 | 一种污水生物毒性监测方法 |
| JP2021146229A (ja) * | 2020-03-16 | 2021-09-27 | 栗田工業株式会社 | 排水の生物処理方法 |
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