Development of ozone-added activated sludge system for reduction of biorisk caused by antibiotic resistance microorganisms

开发添加臭氧的活性污泥系统以减少抗生素抗性微生物引起的生物风险

• 批准号: 21H01464
• 负责人: 西村 文武
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01464/
• 关键词: オゾン添加活性汚泥法; 薬剤耐性微生物; 薬剤耐性遺伝子; バイオリスク; 抗生物質; オゾン; 薬剤耐性菌

オゾン添加活性汚泥法は、排水処理システムで現在広く用いられている活性汚泥法において、活性汚泥を直接オゾン処理するプロセスを付加する、生物反応と化学的酸化反応のハイブリッドシステムである。このハイブリッドシステムにより、システム全体として発生汚泥の削減や、生物反応システムの安定化を図ることが可能となる。本研究では、このオゾン添加活性汚泥法による、薬剤耐性遺伝子(ARGs)や薬剤耐性菌(ARB)の削減効果を定量的に示すことを目的にしている。今年度は、オゾン反応の定量化を中心に検討した。具体的にはまた温度、ｐHなどの環境因子の影響について調査した。その結果、10℃から30℃の範囲の温度条件においては、温度影響は大きなものではなく、限定的であることがわかった。またpHの影響については、pHが6～8の間においては、最も酸性条件であるpH6の条件で最も高い溶存オゾン濃度が観測され、ARBとARGsの除去は、pH6の条件下でより効率的に行われることが示された。ARBとARGsを2log減少させるには、各々少なくとも0.5gO3/gTOCと0.9gO3/gTOCの比オゾン消費量が必要であることを明らかにした。また活性汚泥の直接オゾン添加では、汚泥中のARGs濃度を1.4～2.0 log減少させうること、各対象遺伝子(ampC, tetA, sul1, sul2等)やARBの除去率と、単位汚泥量当たりのオゾン消費量の間には高い相関関係があり、異なるMLSS濃度条件下でも同様のオゾン処理効率が得られることを実験的に明らかにした。

臭氧添加的活化污泥方法是一种生物学和化学氧化反应的混合系统，该系统在当前在废水处理系统中广泛使用的活性污泥方法中添加了直接臭氧活化污泥的过程。该混合系统使系统能够减少整体产生的污泥并稳定生物反应系统。这项研究旨在定量证明这种臭氧添加活性污泥方法的影响，以减少耐药性基因（ARGS）和耐药性细菌（ARB）。今年，我们专注于量化臭氧反应。具体而言，我们还研究了环境因素（例如温度和pH）的影响。结果，发现温度影响不大，在温度条件下在10°C的范围内受到限制，至30°C，在pH的影响下，当pH值在6到8之间时，在最高酸性的pH 6条件下观察到最高的溶解臭氧浓度在最高的酸性pH 6条件下，表明在ARB和ARG中的去除率更高，在pH 6条件下，ARB的去除率更高。发现分别需要至少0.5GO3/GTOC和0.9GO3/GTOC的特定臭氧消耗来减少2log的ARB和ARG。 Furthermore, direct ozone addition of activated sludge can reduce the concentration of ARGs in the sludge by 1.4 to 2.0 logs, and it was experimentally revealed that there is a high correlation between the removal rate of each target gene (ampC, tetA, sul1, sul2, etc.) and ARB, and the amount of ozone consumption per unit sludge amount, and that similar ozone treatment efficiency can be obtained under different MLSS浓度条件。

项目成果

牛ふん堆肥化の肥料効果と抗生物質耐性遺伝子低減に及ぼす熱加水分解前処理の影響

牛粪堆肥的肥效及热水解预处理对减少抗生素抗性基因的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 陳 奕人;Pham Minh Ngoc;西村 文武;井原 賢
• 通讯作者: 井原 賢

Effect of moisture content on the removal rate of ARB and ARGs during cattle manure composting

牛粪堆肥过程中水分含量对ARB和ARGs去除率的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Minh Ngoc PHAM;Fumitake NISHIMURA;Masaru IHARA;Ryota GOMI
• 通讯作者: Ryota GOMI

近畿地方の下水処理場での新型コロナウイルスRNA 調査

近畿地区污水处理厂新型冠状病毒RNA调查

• 发表时间: 2021
• 作者: 二瓶義明;趙博;藤田知功;田中宏明;西村文武;井原賢
• 通讯作者: 井原賢

Evaluation of Ozonation on Removal Efficiency of Antibiotic Resistant Bacteria and Genes, and Chemical Indicators in Secondary Effluent at a Sewage Treatment Plant

臭氧化对污水处理厂二级出水中抗生素耐药菌及其基因和化学指标去除效果评价

• 发表时间: 2021
• 作者: K. Park;D. Kondo;B. Zhao;H. Wada;N. Nakada;F. Nishimura;M. Ihara;H. Tanaka
• 通讯作者: H. Tanaka

Removal characteristics of antibiotics, antibiotic resistant bacteria (ARB) and antibiotic resistance genes (ARGs) in secondary effluent by Ozone-cathode microbial fuel cell(O-MFC)

臭氧阴极微生物燃料电池(O-MFC)对二级出水中抗生素、抗生素耐药菌(ARB)和抗生素耐药基因(ARGs)的去除特性

• 发表时间: 2023
• 作者: Fenglong Fan;Mingdong Chang;Jia Miao;Haruaka Takeuchi;Dongbeom Im;Fumitake Nishimura;Xian Cao;Osamu Nishimura
• 通讯作者: Osamu Nishimura