含有微囊藻毒素的水的处理方法和装置的制作方法

专利名称：含有微囊藻毒素的水的处理方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及含有微囊藻毒素的水的处理方法及装置；特别是对从水花(water-bloom)等藻类产出的微囊藻毒素进行分解处理而无害化的含有微囊藻毒素的水的处理方法及装置，其中所述的水花是在湖泊、坝堰、壕沟、内海等封闭性水域中出现的。
背景技术：
当湖泊、坝堰、壕沟及内海等封闭性水域因脏水等的流入发生过营养化，水域中的蓝藻菌(cyanobacterium)类、例如微囊藻属(microcytis)的蓝藻菌大量繁殖，就出现所谓的水花。构成出现的水花的蓝藻菌类中，因为有产出被称作水花毒素的微囊藻毒素的蓝藻菌类大量存在，所以封闭性水域受到微囊藻毒素的污染。微囊藻毒素是由7种氨基酸形成的环状肽所构成，对人或家畜具有肝脏毒性或致癌性。
作为从封闭性水域中检测出的微囊藻毒素的代表毒素的微囊藻毒素LR、微囊藻毒素RR、和微囊藻毒素YR，一旦由人或家畜经口摄入，就会引起中毒症状。由这些微囊藻毒素导致的中毒，向在非专利文献1及2中记载的那样，无论是人畜在国内外各地均有报道，但是由这些微囊藻毒素引起的肝脏疾病的发病机理没有明确，目前还没有治疗方法。
以前，就微囊藻毒素处理的方法曾对各种方法进行研究，为了预防微囊藻毒素中毒，通常使用抑制水花发生的方法。
作为抑制水花发生的方法，采用向发生水花的封闭性水域中添加赖氨酸等藻类增殖抑制剂的方法、或向发生水花的封闭性水域中撒具有杀藻效果的铜离子的专利文献1的方法。
另外，在专利文献2中，正在研究如下所述的方法，即通过向汲出了已产生水花的封闭性水域的一部分的污染水发送超声波来破坏水花的细胞而杀死藻类的方法。
然而，在这些蓝藻菌类的细胞内蓄积由已生成的微囊藻毒素，所以即使进行水花的除去，从破碎的蓝藻菌类中释放大量微囊藻毒素，就会出现在封闭性水域中的污染进一步扩大的问题。
因而，作为从水花产出的微囊藻毒素的处理方法，除了在专利文献3中记载的通过臭氧的氧化分解的方法之外，正在尝试通过氯的氧化等。
非专利文献1渡边真理代，“水花”，东京大学出版社，1999年非专利文献2原田健一，“围绕有毒蓝藻菌的最近研究动向”，Journalof Health Science，45(3)，150-165，1999专利文献1特开平9-239370号公报专利文献2特开平8-33888号公报专利文献3特开平11-70395号公报然而，在添加藻类增殖抑制剂的方法中，藻类增殖抑制剂本身为赖氨酸等有机物，通过藻类增殖抑制剂的添加增大封闭性水域中的BOD浓度，成为有机物污染的原因。
另外，在专利文献1的方法中，当将封闭性水域的水用作饮料时，水中铜离子过量存留，不能说该方法优选。
还有，在专利文献2的方法中，超声波振荡需要巨大的能量，而且破碎的细胞的残渣招致过营养化等的二次污染。
另一方面，在专利文献3的方法或使用氯的方法中，尽管可能完全分解封闭水域中的微囊藻毒素自身，但不仅与封闭水域中大量存在的夹杂物质反应而无法对微囊藻毒素进行高效率分解，而且在臭氧或氯的强氧化力的作用下，产生三卤甲烷等有毒副产物，从而出现新的问题。

发明内容
本发明正是鉴于上述情况而完成的发明，其目的在于，提供能够在极短的时间内且简易地进行如下所述的生物处理的含有微囊藻毒素的水的处理方法和装置，所述的生物处理是对于已发生水花的封闭性水域而言，不影响其环境或生态系统，而对其使所含的微囊藻毒素进行分解以无害化的生物处理。
本发明之一为了达成上述目的，提供一种对微囊藻毒素进行无害化处理的含有微囊藻毒素水的处理方法，其中，通过使所述含有微囊藻毒素的水与鞘氨醇单胞菌相接触，使该含有微囊藻毒素的水中的微囊藻毒素发生生物学分解而进行无毒化，上述鞘氨醇单胞菌是在独立行政法人产业技术综合研究所特许生物保藏中心作为MDB1进行保藏的日本国内保藏的受托编号FERM P-19480(国际保藏的受领编号FERM ABP-10448，国际保藏的保藏编号FERM BP-10448)菌株。
通过本发明，与含有微囊藻毒素的水接触的鞘氨醇单胞菌具有分解微囊藻毒素的能力。因而，可以对含有微囊藻毒素的水中的微囊藻毒素进行生物学分解而进行无害化，所以能够防止经过处理产生副产物、或在处理水中残存有害物质。
另外，因鞘氨醇单胞菌能够通过微囊藻毒素的分解而自然增殖，与以前的处理方法相比，能够大幅度降低处理所需的运行成本。
特别是，本发明人在独立行政法人产业技术综合研究所的特许生物保藏中心作为MDB1菌进行保藏的日本国内保藏的受托编号FERM P-19480(国际保藏的受领编号FERM ABP-10448，国际保藏的保藏编号FERM BP-10448)菌株，属于上述的鞘氨醇单胞菌，与以前的微囊藻毒素分解菌相比，分解微囊藻毒素的速度极快，而且还具有在常温下能够简单且稳定地繁殖的性质。因此，通过将该菌株用作鞘氨醇单胞菌，不需要在处理条件上用很多工夫，能够在极短的时间里对含有微囊藻毒素的水进行无毒化处理，能够提供与各种状况对应的含有微囊藻毒素的水的高效率处理。
本发明之二的特征在于，通过将本发明之一所述的鞘氨醇单胞菌撒在作为上述含有微囊藻毒素的水的水源的封闭性水域的水面上，与上述含有微囊藻毒素的水接触。
通过本发明之二，鞘氨醇单胞菌在微囊藻毒素的存在下高效繁殖而成为优势菌，在分解处理微囊藻毒素后繁殖能力下降，在含有微囊藻毒素的水中存在的其他微生物成为优势菌。因而，通过在含有微囊藻毒素的水的水面上撒鞘氨醇单胞菌而使其接触，可以有效抑制在含有微囊藻毒素的水中的鞘氨醇单胞菌的存在偏移，所以能够进一步缩短微囊藻毒素无毒化处理所需的时间。在此基础上，即使在分解处理微囊藻毒素之后，能够将由撒布引起的对环境及生态系统的影响抑制到最小限度，所以能够大幅度降低处理后所需的时间或成本。
本发明之三的特征在于，在上述封闭性水域的水面上以108细胞/m2以上的浓度撒本发明之二所述的鞘氨醇单胞菌。通过在该浓度下撒鞘氨醇单胞菌，可以防止已撒布的鞘氨醇单胞菌被存在于封闭水域中的其他生物所捕食，或防止阻碍由鞘氨醇单胞菌引起的微囊藻毒素的分解。因此，可以在短时间内使鞘氨醇单胞菌成为封闭性水域中的优势菌，所以能够将封闭性水域中的微囊藻毒素无毒化处理所需的时间降低到最小限度。
本发明之四的特征在于，本发明之一所述的鞘氨醇单胞菌在已固定化的状态下与上述含有微囊藻毒素的水接触。另外，本发明之五的特征在于，本发明之四所述的鞘氨醇单胞菌是在通过固定材料附着或包含(entrapping)的状态下被固定化。
通过本发明之四和五，使鞘氨醇单胞菌在固定化的状态的下与含有微囊藻毒素的水接触，由此能使其与含有微囊藻毒素的水进行均匀接触，能够进一步促进微囊藻毒素的分解无毒化的效率。
本发明之六为了达成上述目的，提供对含有微囊藻毒素的水进行无毒化处理的含有微囊藻毒素的水的处理装置，是由导入所述含有微囊藻毒素的水的导入部、使从该导入部导入的含有微囊藻毒素的水与鞘氨醇单胞菌已被固定的载体接触而进行处理的处理部、对所述处理部进行空气曝气(aeration)的曝气机构、排出已在所述处理部处理的处理水的排出部构成，上述鞘氨醇单胞菌是由独立行政法人产业技术综合研究所特许生物保藏中心作为MDB1菌进行保藏的日本国内保藏的受托编号FERM P-19480(国际保藏的受领编号FERM ABP-10448，国际保藏的保藏编号FERM BP-10448)菌株。
通过本发明之六，利用导入部从被微囊藻毒素污染的封闭性水域中汲出的含有微囊藻毒素的水，在处理部与载体接触，由此通过已在载体上固定化的鞘氨醇单胞菌使所含的微囊藻毒素分解，进行无害化处理。如此由处理部处理的水通过送回部作为处理水被送回到封闭性水域中。在处理部的载体上固定的鞘氨醇单胞菌，因使用由独立行政法人产业技术综合研究所特许生物保藏中心作为MDB1菌进行保藏的日本国内保藏的受托编号FERM P-19480(国际保藏的受领编号FERM ABP-10448，国际保藏的保藏编号FERM BP-10448)菌株，能够使在处理部的处理条件的设定简单化，并且与以前的微囊藻毒素分解菌相比具有极快的分解速度，所以能够在极短的时间内对微囊藻毒素进行生物学分解而无毒化。以此，能够使从封闭性水域汲出的含有微囊藻毒素的水与鞘氨醇单胞菌极其有效地接触，所以能够提供在不对由微囊藻毒素污染的封闭性水域产生二次污染的情况下将净化所需的时间缩短到最小限度的装置。在此基础上，通过曝气机构对处理部进行曝气，所以能够促进处理部的含有微囊藻毒素水的流动性而改善接触效率，同时对作为需氧性微生物的鞘氨醇单胞菌提供空气，能够改善微囊藻毒素的分解能力。
本发明之七的特征在于，具有对本发明之六所述的鞘氨醇单胞菌进行培养并以预先设定的间隔和量向所述处理部提供其培养液的培养部。
通过本发明之七，在处理部，已预先设置的间隔和量向处理部提供已在培养部培养了鞘氨醇单胞菌的培养液，由此可以在处理部中时常提供规定菌量的鞘氨醇单胞菌并使其附着在载体上，所以能够稳定进行高效的微囊藻毒素的处理。
本发明之八的特征在于，本发明之六或七所述的处理装置被设置在作为上述含有微囊藻毒素水的水源的封闭性水域中。以此，不需要确保用于处理含有微囊藻毒素的水的空间，而且能够大幅度降低从封闭性水域进行含有微囊藻毒素水的导入和排出所需要的能量。
如以上说明所示，通过本发明的含有微囊藻毒素水的处理方法及装置，作为与含有微囊藻毒素的水接触而可以分解微囊藻毒素以进行无毒化的鞘氨醇单胞菌，特别使用由特许微生物保藏中心中作为MDB1菌进行保藏的日本国内保藏的受托编号FERM P-19480(国际保藏的受领编号FERMABP-10448，国际保藏的保藏编号FERM BP-10448)菌株，所以通过处理可以防止副产物的产出，同时没有必要进行处理环境等的调整，而且与通过以前的生物处理进行微囊藻毒素的无毒化相比，更能够改善分解速度。以此，可以在不产生由处理引起的二次污染的情况下，在极短的时间内且低成本地对含有微囊藻毒素的水中的微囊藻毒素进行无毒化处理。


图1是表示以MDB1菌的16SrRNA分析结果的碱基序列为基础制作的系统图。
图2是表示用于本发明的MDB1菌中的含有微囊藻毒素水中的微囊藻毒素的分解速度的曲线图。
图3是表示微囊藻毒素清除率相对于撒布用于本发明的MDB1菌的各菌体浓度的曲线图。
图4是表示微囊藻毒素清除率相对于固定化用于本发明的MDB1菌的各菌体浓度的曲线图。
图5是表示作为本发明的第1实施方式的含有微囊藻毒素的水的处理装置的构成图。
图6是表示作为本发明的第2实施方式的含有微囊藻毒素的水的处理装置的构成图。
图中10、30-含有微囊藻毒素的水的处理装置，12-导入管，12a-导入泵，14-反应槽，16-载体，18-空气扩散管，18a-吹风机，20-排出管，32-培养槽，34-供给泵，36-供给管，38-处理部，40-网圈，42-连结部件，44-浮动部件，46-空气扩散管，48-送气泵，50-导入部，52-排出部，100-农业用水池。
具体实施例方式
下面，通过附图对本发明的含有微囊藻毒素水的处理方法及装置的优选实施方式进行详细说明。
在本发明中，作为用于处理含有微囊藻毒素的水的鞘氨醇单胞菌，属于鞘氨醇单胞菌属，只要是可以分解微囊藻毒素进行无毒化的细菌就没有特别限定。在本发明中使用的细菌是，本发明人在长叶县诹访湖中采集水花正在繁殖的湖水并用普通琼脂培养基分离的细菌，由产业技术综合研究所的生命工学技术研究所作为MDB1菌进行保藏的日本国内保藏的受托编号FERM P-19480(国际保藏的受领编号FERM ABP-10448，国际保藏的保藏编号FERM BP-10448)菌株(以后记为MDB1菌)。
本发明人对该已保藏的MDB1菌的形态的性质、培养的性质、以及生理学性质进行了研究。其中，形态学性质是在培养基中接种MDB1株并在30℃下培养5天后使用光学显微镜和透过型电子显微镜而进行的。培养基使用普通琼脂培养基(肉提取物0.5g/L、蛋白胨1g/L、氯化钠0.5g/L、琼脂1.0g/L)、或普通肉汤培养基(肉提取物0.5g/L、蛋白胨1g/L、氯化钠0.5g/L)作为基础培养基。
其结果，MDB1菌是长度为0.79±0.23μm、宽度为0.49±0.08μm的短杆菌，是通过鞭毛具有运动性的革兰式阴性菌。通过普通琼脂平板培养基可以良好地生长，形成圆形凸出型的黄色菌落。作为最适宜的生长条件，在需氧培养下为30℃、PH7.0。
另外，本发明人为了对MDB1菌的化学分类学的性质进行研究，对MDB1菌的16SrRNA基因的碱基序列进行了测量。其结果如下述的表1所示。
1 TGGAGAGTTT GATCCTGGCT CAGAACGAAC GCTGGCGGCA TGCCTAACAC ATGCAAGTCG61 AACGAAGCCT TCGGGCTTAG TGGCGCACGG GTGCGTAACA CGTGGGAATC TGCCCTTAGG121 TACGGAATAA CAGTTAGAAA TGACTGCTAA TACCGTATGA TGACTCCGGT CCAAAGATTT181 ATCGCCTAAG GATGAGCCCG CGTCGGATTA GCTAGTTGGT GAGGTAAAGG CTCACCAAGG241 CGACGATCCG TAGCTGGTCT GAGAGGATGA TCAGCCACAC TGGGACTGAG ACACGGCCCA301 GACTCCTACG GGAGGCAGCA GTGGGGAATA TTGGACAATG GGCGAAAGCC TGATCCAGCA361 ATGCCGCGTG AGTGAAGAAG GCCTTAGGGT TGTAAAGCTC TTTTACCCGG GATGATAATG421 ACAGTACCGG GAGAATAAGC TCCGGCTAAC TCCGTGCCAG CAGCCGCGGT AATACGGAGG481 GAGCTAGCGT TGTTCGGAAT CACTGGGCGT AAAGCGCACG TAGGCGGCTT TGTAAGTTAG541 AGGTGAAAGC CCGGGGCTCA ACTCCGGAAC TGCCTTTAAG ACTGCATCGC TTGAATCTGG601 GAGAGGTAAG TGGAATTCCG AGTGTAGAGG TGAAATTCGT AGATATTCGG AAGAACACCA661 GTGGCGAAGG CGGCTTACTG GACCAGAATT GACGCTGAGG TGCGAAAGCG TGGGGAGCAA721 ACAGGATTAG ATACCCTGGT AGTCCACGCC GTAAACGATG AGAACTAGCT GTCAGGGCCT781 TTTAGGCTTT GGTGGCGCAG CTAACGCATT AAGTTCTCCG CCTGGGGAGT ACGGTCGCAA841 GATTAAAACT CAAAGGAATT GACGGGGGCC TGCACAAGCG GTGGAGCATG TGGTTTAATT901 CGAAGCAACG CGCAGAACCT TACCAGCGTT TGACATCCTG ATCGCGGTTA CCAGAGATGG961 TTTCCTTCAG TTCGGCTGGA TCAGTGACAG GTGCTGCATG GCTGTCGTCA GCTCGTGTCG1021 TGAGATGTTG GGTTAAGTCC CGCAACGAGC GCAACCCTCG TCCTTAGTTG CCATCATTCA1081 GTTGGGCACT CTAAGGAAAC CGCCGGTGAT AAGCCGGAGG AAGGTGGGGA TGACGTCAAG1141 TCCTCATGGC CCTTACGCGC TGGGCTACAC ACGTGCTACA ATGGCGGTGA CAGTGGGCAG1201 CAAACCCGCG AGGGTGAGCT AATCTCCAAA AGCCGTCTCA GTTCGGATTG TTCTCTGCAA1261 CTCGAGAGCA TGAAGGCGGA ATCGCTAGTA ATCGCGGATC AGCATGCCGC GGTGAATACG1321 TTCCCAGGCC TTGTACACAC CGCCCGTCAC ACCATGGGAG TTGGTTTCAC CCGAAGGCTG1381 TGCGCTAACC GCAAGGAGGC AGCAGACCAC GGTGGGATCA GCGACTGGGG TGAAGTCGTA1441 ACAAGGTAGC CGTAGGGGAA CCTGCGGCTG GATCACCTCC TT
在国立遗传研究所的相同性检索系统FASTA中检索上述的MDB1菌的碱基序列。其结果，如图1的系统图所示，判定MDB1在分类学上是属于接近鞘氨醇单胞菌属的位置的微生物。
接着，说明在本发明中使用的MDB1菌的培养方法。在本发明的培养方法中，一般使用通常的需氧性细菌的培养方法。作为培养基，只要是含有合适的可获得资源的碳源、氮源、无机物和必要的增殖促进物质的培养基，可以使用任何的合成培养基和天然培养基。作为碳源，可以单独或组合使用葡萄糖、淀粉、糊精、甘露糖、果糖、蔗糖、乳糖、木糖、阿拉伯糖、甘露醇、糖蜜等糖类，醋酸等有机酸，甘油等醇类等。作为氮源，可以单独或组合使用氯化铵、硫酸铵、硝酸钠、尿素、蛋白胨、肉提取物、酵母提取物、干燥酵母、玉米浆、大豆粉、酪蛋白氨基酸等。另外，根据需要添加食盐、氯化钾、磷酸氢二钾、硫酸亚铁、氯化钙、硫酸锰、硫酸锌、硫酸铜等无机盐类。另外，可以适当添加促进本菌株生长的微量成分。另外，作为培养方法，最合适的是液体培养法。就培养温度而言，30℃为适温，培养基的pH值为5～10，优选为7而可以很好地培养。其中，在普通肉汤培养基150ml中接种1白金圈，在30℃、120rpm下振荡培养4天，由此可以使培养基中的菌体浓度为109细胞/mL。
图2是表示MDB1菌在含有微囊藻毒素水中的微囊藻毒素的分解速度的曲线图，表示间歇式地进行使菌体浓度为4×108细胞/mL的MDB1菌与含有微囊藻毒素的水接触的处理的结果。其中，虚线表示作为以前的方法的使用已出现水花的封闭性水域中的污泥在相同条件下进行生物处理时的分解速度。
如图2的曲线图所示，在通过以前的方法的处理中，如虚线所示，几乎没有看见微囊藻毒素的浓度相对时间的变化。虽在曲线图中没有显示，但继续进行处理时，2天以后微囊藻毒素浓度渐渐降低，28天后可以渐渐处理到1.0μg/L以下。另一方面，在使用了本发明的MDB1菌的处理方法中，如实线所示，微囊藻毒素浓度在实验开始的同时急剧下降，30小时后能够分解到浓度为1.0μg/L以下。因此，相对于在作为以前的方法的使用了混合多种微生物的污泥的生物处理中只能以天计算进行处理，通过将MDB1菌用于处理，则能够以小时计算进行微囊藻毒素的处理，从而能够大幅度缩短微囊藻毒素处理所需要的时间。在此基础上，MDB1菌被确认为能够对所有从湖泊等已高频度检测出的3种微囊藻毒素(微囊藻毒素LR、微囊藻毒素RR、微囊藻毒素YR)进行分解。因而该MDB1菌可以说在对微囊藻毒素进行生物处理时是最适合的微生物。
不过，在本发明中，作为使含有微囊藻毒素的水与MDB1菌接触的方法，提出有以规定的浓度向出现水花含有微囊藻毒素的封闭性水域撒已培养的MDB1菌而使其接触的方法。
图3是表示微囊藻毒素清除率相对于撒布的用于本发明的MDB1菌的各浓度的曲线图。
根据图3的曲线图，当撒MDB1菌时，使菌体浓度为108细胞/m2以上、优选为1010细胞/m2而进行，由此撒布的MDB1菌在封闭性水域中繁殖，能够高效地分解所含的微囊藻毒素。另一方面，当撒布的菌体浓度为108细胞/m2以下时，微囊藻毒素的清除率有极端下降的倾向。考虑该现象是被所散布的封闭性水域中存在的微生物所捕食，使微囊藻毒素的分解受阻。
另外，在本发明中，作为另一种接触方法，提出在以规定的菌体浓度下使培养的MDB1菌固定化的状态下使其接触的方法。本发明人对MDB1菌的固定化方法进行研究的结果是，得出附着固定化或包含固定化这两种固定化方法在微囊藻毒素的分解处理中最适合。
在通过附着固定化的处理方法中，通过使用球状或筒状、带状、凝胶状、无纺布状的载体等凹凸不平多的固定化材料，能够使MDB1菌的培养液稳定地附着固定，所以可以改善微囊藻毒素的分解效率。
另一方面，在通过包含固定化的处理方法中，混合MDB1菌的培养液和单体或预聚物等固定化材料，通过聚合在凝胶的内部包含固定MDB1菌而形成载体，通过使其与该载体接触而进行在含有微囊藻毒素的水中所含的微囊藻毒素的分解。作为单体的材料，可以使用丙烯酰胺、亚甲基双丙烯酰胺、三丙烯酸甲缩醛等。另外，作为预聚物的材料，优选聚二丙烯酸乙二醇酯或聚甲基丙烯酸乙二醇酯，另外也可以使用其衍生物。作为包含固定化载体，优选球状或立方体状、带状、无纺布状等凹凸不平较多的形状。由此，接触面积增大，所以能够改善微囊藻毒素的清除率。
图4是表示通过以各菌体浓度固定化的MDB1菌的微囊藻毒素的清除率的曲线图。
根据图4的曲线图可以判断出，作为在载体上固定MDB1菌时的菌体浓度，只要为106细胞/mL以上、优选为107细胞/mL以上，就可以以80％以上的高清除率来处理微囊藻毒素。
表2是表示在各固定化载体上的微囊藻毒素分解速度的表，是在初期浓度为8×108细胞/mL的浓度下对MDB1菌进行固定化的各载体，与微囊藻毒素浓度为100μg/L的含有微囊藻毒素的水接触的结果。


根据表2可知，在附着固定化载体和包含固定化载体中都以较高的速度分解微囊藻毒素，特别是2种包含固定化载体与3种附着固定化载体相比能够更高速地进行微囊藻毒素的分解。考虑这是因为能够保持稳定且最合适的菌体浓度。
但是，包含固定化载体的缺点在于，与附着固定化载体相比，其制成所需的成本或工夫更多。因而，如果根据用途选择附着固定化或包含固定化，能够进行高效的含有微囊藻毒素水的处理。
(实施例1)通过MDB1菌的撒布的处理在实施例1中，对用2L的普通肉汤培养基在30℃下培养上述的MDB1菌一周的培养液进行离心分离，从培养基成分中回收只有菌体的菌液。然后，进行如下所述的实验，即向填充了微囊藻毒素浓度为20μg/L的水4m3且水面为4m2的实验水槽的水面上，撒布已回收的菌液并调整菌体浓度为108细胞/m2。在实验开始后，随着时间的过去含有微囊藻毒素的水的微囊藻毒素浓度降低，2周后可以被处理成作为WHO的基准值的1μg/L以下。
另外，作为实施例1的变形例，进行如下所述的实验，即向填充了微囊藻毒素浓度为18μg/L的水4m3且水面为4m2的实验水槽的水面上，每天撒布一次上述的培养液并调整成109细胞/m2的浓度。在实验开始后，随着时间的过去含有微囊藻毒素的水的微囊藻毒素浓度降低，5天后可以被处理成作为WHO的基准值的1μg/L以下。
MDB1菌因需氧性地进行微囊藻毒素的分解，如上所述，如果以水面上的面积为基准调整撒布的菌体浓度，就能够使MDB1菌在已撒布的封闭性水域中迅速成为优势菌，所以能够在短时间内对封闭性水域中所含有的微囊藻毒素进行分解处理。
(实施例2)通过MDB1菌的包含固定化的处理实施例2使用图5所示的作为本发明的第1实施方式的含有微囊藻毒素水的处理装置10，进行针对被微囊藻毒素污染的封闭性水域的处理试验。
如图5所示，在处理装置10中，通过附属于作为导入部的导入管12的导入泵12a从封闭性水域汲出，通过导入管12向反应槽14提供含有微囊藻毒素的水。作为处理部的反应槽14内置有已对MDB1菌进行包含固定化的载体16、16…且填充率为38％。在反应槽14的底部设置空气扩散机构的空气扩散管18，使附属的吹风机18a驱动，对空气进行扩散。以此，在反应槽14中提供空气，促进载体16、16…内的MDB1菌的需氧性处理，同时搅拌已充填后的载体16、16…而使接触率提高。另外，在反应槽14中设置作为排出部的排出管20，从反应槽14的底部将在反应槽14内被处理的含有微囊藻毒素的水作为处理水而导出来。
在处置装置10中使用的载体16、16…是以如下所示的步骤制作的，即在普通肉汤培养基上且在30℃下，需氧性培养上述的MDB1菌4天，从该培养液中经过离心分离回收菌体并调整到109细胞/cm3，与10％的聚二丙烯酸乙二醇酯混合之后，添加0.25％的过硫酸钾使其聚合而包含固定，将得到物质成型为3mm直径的球形，从而制成。
在该处理装置10中，为了使含有微囊藻毒素10μg/L的含有微囊藻毒素的水在反应槽14的滞留时间为30分钟而设定流量以进行处理。其结果是可以稳定地连续处理成处理水中的微囊藻毒素浓度在1μg/L以下。
(实施例3)通过MDB1菌的附着固定化的处理在实施例3中，使用图6所示的作为本发明的第2实施方式的含有微囊藻毒素水的处理装置30，进行针对作为含有微囊藻毒素的封闭性水域的农业用水池100的处理实验。
处理装置30在农业用水池100的一侧岸上设置作为培养供给部的培养槽32，通过在内部充填的普通肉汤培养基培养MDB1菌。已培养的菌液通过配设的供给泵34的驱动从供给管36被提供给设置在农业用水池100内的处理部38。处理部38通过连结部件42使多个网圈40、40…连结固定，同时在通过多个浮动部件44、44在水面上浮游的状态下被设置。其中，网圈40、40…的构成材质优由可以有效地将从供给管36提供的MDB1菌附着固定化。在处理部38的下方配置有空气扩散管46，通过在一岸设置的送气泵48的驱动，对在网圈40、40…上附着固定的MDB1菌进行曝气。另外，处理部38在下方形成导入部50，同时在其上方设置排出部52。因而，在处理部38中，从导入部50流入农业用水池100的水，另一方面，把微囊藻毒素已被分解处理的水作为处理水从排出部52排向农业用水池100。
使用如此构成的处理装置30，进行微囊藻毒素浓度维40μg/L、1000m3的农业用水池100中的含有微囊藻毒素的水的处理试验。另外，培养槽32使用容量为100L的槽。然后，用在培养槽32中充填的普通肉汤培养基培养MDB1菌一周，将如此得到的菌液从供给管36以10L/天的流量提供给处理部38，进行10天。其结果，在运行开始后20天，在农业用水池100中含有的微囊藻毒素的浓度可以降低到1μg/L以下。
序列表<110>申请人名称角野立夫，小笠原多佳子，和朴虎东<120>发明名称含有微囊藻毒素的水的处理方法和装置<160>序列号1<210>SEQ ID NO 1<211>长度1441<212>类型DNA<213>生物Sphingomonas sp.
<400>11 TGGAGAGTTT GATCCTGGCT CAGAACGAAC GCTGGCGGCA TGCCTAACAC ATGCAAGTCG61 AACGAAGCCT TCGGGCTTAG TGGCGCACGG GTGCGTAACA CGTGGGAATC TGCCCTTAGG121 TACGGAATAA CAGTTAGAAA TGACTGCTAA TACCGTATGA TGACTCCGGT CCAAAGATTT181 ATCGCCTAAG GATGAGCCCG CGTCGGATTA GCTAGTTGGT GAGGTAAAGG CTCACCAAGG241 CGACGATCCG TAGCTGGTCT GAGAGGATGA TCAGCCACAC TGGGACTGAG ACACGGCCCA301 GACTCCTACG GGAGGCAGCA GTGGGGAATA TTGGACAATG GGCGAAAGCC TGATCCAGCA361 ATGCCGCGTG AGTGAAGAAG GCCTTAGGGT TGTAAAGCTC TTTTACCCGG GATGATAATG421 ACAGTACCGG GAGAATAAGC TCCGGCTAAC TCCGTGCCAG CAGCCGCGGT AATACGGAGG481 GAGCTAGCGT TGTTCGGAAT CACTGGGCGT AAAGCGCACG TAGGCGGCTT TGTAAGTTAG541 AGGTGAAAGC CCGGGGCTCA ACTCCGGAAC TGCCTTTAAG ACTGCATCGC TTGAATCTGG601 GAGAGGTAAG TGGAATTCCG AGTGTAGAGG TGAAATTCGT AGATATTCGG AAGAACACCA661 GTGGCGAAGG CGGCTTACTG GACCAGAATT GACGCTGAGG TGCGAAAGCG TGGGGAGCAA721 ACAGGATTAG ATACCCTGGT AGTCCACGCC GTAAACGATG AGAACTAGCT GTCAGGGCCT781 TTTAGGCTTT GGTGGCGCAG CTAACGCATT AAGTTCTCCG CCTGGGGAGT ACGGTCGCAA841 GATTAAAACT CAAAGGAATT GACGGGGGCC TGCACAAGCG GTGGAGCATG TGGTTTAATT901 CGAAGCAACG CGCAGAACCT TACCAGCGTT TGACATCCTG ATCGCGGTTA CCAGAGATGG961 TTTCCTTCAG TTCGGCTGGA TCAGTGACAG GTGCTGCATG GCTGTCGTCA GCTCGTGTCG1021 TGAGATGTTG GGTTAAGTCC CGCAACGAGC GCAACCCTCG TCCTTAGTTG CCATCATTCA1081 GTTGGGCACT CTAAGGAAAC CGCCGGTGAT AAGCCGGAGG AAGGTGGGGA TGACGTCAAG1141 TCCTCATGGC CCTTACGCGC TGGGCTACAC ACGTGCTACA ATGGCGGTGA CAGTGGGCAG1201 CAAACCCGCG AGGGTGAGCT AATCTCCAAA AGCCGTCTCA GTTCGGATTG TTCTCTGCAA1261 CTCGAGAGCA TGAAGGCGGA ATCGCTAGTA ATCGCGGATC AGCATGCCGC GGTGAATACG1321 TTCCCAGGCC TTGTACACAC CGCCCGTCAC ACCATGGGAG TTGGTTTCAC CCGAAGGCTG1381 TGCGCTAACC GCAAGGAGGC AGCAGACCAC GGTGGGATCA GCGACTGGGG TGAAGTCGTA1441 ACAAGGTAGC CGTAGGGGAA CCTGCGGCTG GATCACCTCC TT
权利要求
1.一种含有微囊藻毒素的水的处理方法，是对微囊藻毒素进行无害化处理的含有微囊藻毒素的水的处理方法，其中，通过使所述含有微囊藻毒素的水与鞘氨醇单胞菌接触，使该含有微囊藻毒素的水中的微囊藻毒素发生生物学分解而进行无毒化，上述鞘氨醇单胞菌是在独立行政法人产业技术综合研究所特许生物保藏中心作为MDB1菌进行保藏的日本国内保藏的受托编号FERM P-19480(国际保藏的保藏编号FERM BP-10448)菌株。
2.根据权利要求1所述的含有微囊藻毒素的水的处理方法，其中，通过将所述的鞘氨醇单胞菌撒在作为上述含有微囊藻毒素的水的水源的封闭性水域的水面上，与上述含有微囊藻毒素的水接触。
3.根据权利要求2所述的含有微囊藻毒素的水的处理方法，其中，在上述封闭性水域的水面上以108细胞/m2以上的浓度撒所述的鞘氨醇单胞菌。
4.根据权利要求1所述的含有微囊藻毒素的水的处理方法，其中，所述鞘氨醇单胞菌是在固定化的状态下与所述含有微囊藻毒素的水接触。
5.根据权利要求4所述的含有微囊藻毒素的水的处理方法，其中，所述的鞘氨醇单胞菌是在通过固定材料附着或包含的状态下被固定化。
6.一种含有微囊藻毒素的水的处理装置，是对微囊藻毒素进行无害化的含有微囊藻毒素的水的处理装置，是由导入所述含有微囊藻毒素的水的导入部、使从该导入部导入的含有微囊藻毒素的水与鞘氨醇单胞菌已被固定的载体接触而进行处理的处理部、对所述处理部进行空气曝气的曝气机构、和排出已在所述处理部处理的处理水的排出部构成，上述鞘氨醇单胞菌是由独立行政法人产业技术综合研究所特许生物保藏中心作为MDB1菌进行保藏的日本国内保藏的受托编号FERM P-19480(国际保藏的保藏编号FERM BP-10448)菌株。
7.根据权利要求6所述的含有微囊藻毒素的水的处理装置，其中，具有对所述的鞘氨醇单胞菌进行培养并以预先设定的间隔和量向所述处理部提供其培养液的培养部。
8.根据权利要求6或者7所述的含有微囊藻毒素的水的处理装置，其中，所述的处理装置被设置在作为上述含有微囊藻毒素的水的水源的封闭性水域中。
全文摘要
本发明提供能够在极短的时间内且简易地进行如下所述的生物处理的含有微囊藻毒素的水的处理方法和装置，所述的生物处理是对于已发生水花的封闭性水域而言，不影响其环境或生态系统，而对其使所含的微囊藻毒素进行分解以无害化的生物处理。如曲线图所示，在作为以前方法的使用了已出现水花的封闭性水域的污泥的处理方法中，如虚线所示，几乎没有看到微囊藻毒素浓度相对时间的变化。虽未在曲线图中显示，但如果继续进行处理，28天后可以使微囊藻毒素浓度逐渐降到1.0μg/L以下。另一方面，在使用了本发明的MDB1菌的处理方法中，如实线所示，微囊藻毒素浓度在实验开始的同时急剧下降，30小时后能够分解至1.0μg/L以下。
文档编号C02F3/02GK1817807SQ20051011817
公开日2006年8月16日 申请日期2005年11月11日 优先权日2004年11月11日
发明者角野立夫, 小笠原多佳子, 朴虎东 申请人:日立工程设备建设株式会社