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バイオ活用による汚染・廃水の新処理法

  • New Applications & Developments of Biotechnology for Industrial Pollutant-remediations and Wastewater-treatments
★ 微生物機能を高効率活用した省コスト・省エネルギーな環境汚染防止・浄化技術を一挙紹介!
★ 多様な廃水・廃棄物に対する実際の処理例が充実!
★ 1つ1つ違う処理現場にいかに対応するか,現場に即したヒントが満載の1冊です!

商品コード: T0841

  • 監修: 倉根隆一郎
  • 発行日: 2012年3月
  • 価格(税込): 71,280 円
  • 体裁: B5判,258ページ
  • ISBNコード: 978-4-7813-0538-7

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  • 産業廃水/産業廃棄物/活性汚泥/メタン発酵/省エネルギー/省コスト/環境保全/バイオレメディエーション/地下水・土壌汚染/海洋汚染/有機性廃水/難分解性化合物/油汚染/放射性物質

刊行にあたって

 省エネルギーを基本とした21世紀型低炭素型社会・産業を迎えている今日において,従来型の延長線上からのアプローチを行っても,ほとんど天井に張り付いたように限界状態であると言っても過言ではない。従って,分解処理の主役たる汚泥そのものにバイオ的(微生物的・分子遺伝的)に切り込まない限り,これ以上の高効率化・高機能化は達成困難である。
 このような認識のもと,最近になりバイオの視点から,好気的バイオ新廃水処理法の開発と実用化,ならびに嫌気的バイオ新廃水処理法の開発と実用化が報告され始めている。
 また,様々な有用資源を大量に用いて,大量生産と便利さを求めた大量消費と大量廃棄という一方通行型(ワン・ウェイ型)のつけを,私たちの青い素晴らしい惑星に押し付けてきた結果が,汚染土壌・汚染地下水になった。このような地下水汚染・土壌汚染・海洋汚染の浄化を負の遺産として子孫に残さないように,微生物等を利用した新バイオ処理法(バイオレメディエーション)を用いることによりコストパフォーマンス・安全性・効果の3大要素をクリヤーした新バイオ処理法の開発と実用化例が報告されてきた。
 本書の想定される読者層は,環境や水処理関連企業から様々な製造企業,さらに建築・土木関連企業また地方自治体の関連担当や研究者の方々など多方面にわたります。バイオに視点を置いた書籍を(株)シーエムシー出版と共に企画しました。本書は3編構成よりなりますが,それぞれの最先端の事業をされておられる企業また大学等の先生方にご執筆をお願い致しました。様々な読者の方々にとって,バイオに視点を置いた本書が有用な情報を提供し,恰好の道標や地図の役割を果たすことを切望しております。

「はじめに」より抜粋

著者一覧

倉根隆一郎  中部大学 応用生物学部 応用生物化学科 教授
小山 修   日鉄環境エンジニアリング(株) 技術本部 技術研究室 室長
東 友子   日鉄環境エンジニアリング(株) 技術本部 技術企画部 技術研究室 環境技術グループ
蔵田信也   日鉄環境エンジニアリング(株) 技術本部 技術研究室 環境バイオグループ グループリーダー
黒住 悟   積水アクアシステム(株) エンバイロメント事業部 開発部 開発担当係長
上田明弘   積水アクアシステム(株) エンバイロメント事業部 開発部 開発部長
堀井安雄   クボタ環境サービス(株) 水処理事業部 技監,KS部門長
松本明人   信州大学 工学部 土木工学科 准教授
廣田隆一   広島大学 大学院先端物質科学研究科 分子生命機能科学専攻 助教
黒田章夫   広島大学 大学院先端物質科学研究科 分子生命機能科学専攻 教授
大竹久夫   大阪大学 大学院工学研究科 生命先端工学専攻 教授
西村総介   栗田工業(株) プラント事業本部 技術一部 技術一課 課長
多川 正   香川高等専門学校 建設環境工学科 准教授
原田秀樹   東北大学 大学院工学研究科 土木工学専攻 教授
片岡直明   水ing(株) 技術開発統括 技術開発室 第二グループ 副参事
白石皓二   (株)関電エネルギーソリューション 技術開発部 担当部長(元 富士化水工業(株))
後藤雅史   鹿島建設(株) 技術研究所 主席研究員
多田羅昌浩  鹿島建設(株) 技術研究所 地球環境・バイオグループ 主任研究員
吉村敏機   (株)エイブル 代表取締役社長
西尾尚道   広島大学 大学院先端物質科学研究科 分子生命機能科学専攻 特任教授
中島田豊   広島大学 大学院先端物質科学研究科 分子生命機能科学専攻 准教授
珠坪一晃   (独)国立環境研究所 地域環境研究センター 主任研究員
木田建次   熊本大学 大学院自然科学研究科 産業創造工学専攻 物質生命化学講座 教授
帆秋利洋   大成建設(株) 環境本部 環境開発部 新エネルギー開発室 室長
徳富孝明   栗田工業(株) 開発本部 装置開発第二グループ 第一チーム 主任研究員
矢木修身   日本大学 生産工学部研究所 教授
中村寛治   東北学院大学 工学部 環境建設工学科 教授
石田浩昭   栗田工業(株) プラント事業本部 課長
佐々木健   広島国際学院大学 工学部 バイオ・リサイクル専攻 教授,工学部長
森川博代   広島国際学院大学 工学部 バイオ・リサイクル専攻 非常勤助手
原田敏彦   アール・シー・オー(株) 取締役
大田雅博   大田鋼管(株) 代表取締役 社長
岡村和夫   清水建設(株) 技術研究所 環境バイオグループ 上席研究員
田﨑雅晴   清水建設(株) 技術研究所 環境バイオグループ グループ長
寺本真紀   高知大学 総合科学系 複合領域科学部門 特任講師
原山重明   中央大学 理工学部 生命科学科 教授

目次

第1編 好気的バイオ新廃水処理法・浄化システムの開発と実用化例 
第1章 総論  

第2章 省コスト・省エネルギー高効率活性汚泥法と実用例  
1 はじめに
2 高効率BOD処理リアクター「バイオアタック」システム
3 バイオアタックシステムの実用例
4 高効率・省エネルギー曝気装置(TRITON)
5 省エネ効果試算例
6 おわりに

第3章 水性塗料に含有される難分解性化合物の生物処理法の検討  
1 はじめに
2 ノニオン界面活性剤分解微生物の探索
2.1 ノニオン界面活性剤分解微生物の分離
2.2 分離微生物株のノニオン界面活性剤資化性および発泡抑制機能の評価
2.3 発泡性および泡の安定性の評価法
3 分離菌株の同定および定量系の構築
3.1 分離菌株の同定
3.2 QP-PCR法による微生物定量系の構築
4 微生物製剤化法の検討
5 小規模模擬塗装ブースを用いた発泡抑制機能の確認
5.1 模擬塗装ブース中での添加菌体の消長の把握
5.2 模擬ブースにおける発泡抑制機能の評価
6 おわりに

第4章 架橋ポリオレフィン発泡担体と微生物製剤の併用による高効率生物処理法と実用化例  
1 はじめに
2 流動担体を用いた生物処理方法
2.1 流動担体の要求性能
2.2 架橋ポリオレフィン発泡担体の微生物保持性能と通水性
2.3 架橋ポリオレフィン発泡担体の耐摩耗性
3 流動担体と微生物製剤を併用した高効率生物処理法
3.1 微生物製剤の開発
3.2 排水処理における生物汚泥の菌相解析
3.3 処理現場での油脂分解性能評価
3.4 外来微生物の生残性と処理水質
4 導入事例
4.1 実物件への導入事例
4.2 採用物件での発現効果
5 おわりに

第5章 廃棄物汚染現場での高度水処理技術の実用化 
1 はじめに
2 不法投棄サイトAの特徴と高度排水処理施設
2.1 汚染の特徴
2.2 環境保全のための措置
2.3 高度排水処理施設について
2.4 ダイオキシン類の処理について
2.5 高度排水処理施設の性能
3 不法投棄サイトBの特徴と原位置フラッシング
3.1 サイトの特徴
3.2 汚染拡散防止
3.3 原位置フラッシング
3.4 水処理施設の性能と浄化の実績
4 不法投棄現場の課題と展望
4.1 不法投棄現場の水処理の課題
4.2 難分解性物質の分解
5 水処理技術の展望
6 おわりに

第6章 汚泥の効率的な好気的消化 
1 はじめに
2 好気性消化とは
3 好気性消化の効率化
4 嫌気性消化汚泥の好気性消化実験12)
4.1 実験の目的
4.2 実験方法
4.3 実験結果
4.4 結論
5 おわりに

第7章 蛍光消光現象を利用した複合微生物系解析技術 
1 研究の背景
2 蛍光消光プローブを用いた遺伝子検出定量法(QP法)について
3 QP法の応用技術開発と複合微生物系解析への応用
3.1 QP法のリアルタイムPCR法への応用
3.1.1 QProbe-PCR法
3.1.2 QPrimer-PCR法
3.2 ABC-PCR法について
3.3 ユニバーサルQP-PCR法の開発
4 おわりに

第8章 廃水からのリン資源の回収―基礎― 微生物によるリン資源の効率的回収に関わる遺伝子 
1 はじめに
2 バクテリアのリン酸代謝機構
2.1 バクテリアのリン酸輸送体
2.2 ポリリン酸とポリリン酸の合成機構
2.3 リン酸排出によって細胞内リン酸恒常性を維持する遺伝子yjbB
3 PAOにおけるリン代謝メカニズム研究の新展開
3.1 EBPRにおける優占種の同定
3.2 網羅的解析手法によってせまるA. phosphatisの分子生物学
4 遺伝子機能に基づいた人工的なリン蓄積菌の創成
5 未利用リン資源のバイオ活用の可能性
5.1 還元型リン酸の工業利用と環境における分布
5.2 還元型リン酸の酸化に関わる遺伝子とその利用
6 おわりに

第9章 リン資源の回収と再利用―実用化への展開―
1 はじめに
2 実用化におけるコスト上の制約
3 リン資源の回収と再利用の全体像
4 下水からのリン資源回収と再利用
5 実用化の課題
6 おわりに

第10章 好気的汚泥減量プロセス 
1 汚泥減量のニーズ
2 汚泥の分解・消滅技術の原理と活用する微生物
2.1 食物連鎖法
2.2 汚泥消化法
2.3 可溶化返送法
3 適用事例
3.1 メタノール脱窒工程から発生する余剰汚泥の減量事例(オゾン法)
3.2 食品加工工場から発生する余剰汚泥の減量事例(オゾン高温消化法)
4 将来展望

第2編 嫌気的バイオ新廃水等処理法の開発と実用化例 
第11章 総論 
1 嫌気性微生物を利用した環境保全技術
2 嫌気性処理方式と処理対象廃水種
3 嫌気性処理技術の今後(おわりに)

第12章 廃棄物系メタン発酵技術の基礎と開発事例
1 はじめに
2 廃棄物系メタン発酵技術の基礎
2.1 メタン発酵処理の特徴
2.2 有機物の嫌気分解経路
2.3 バイオガス発生
2.4 バイオマス活用に向けたメタン発酵処理技術
3 生ごみ系メタン発酵技術の開発事例
3.1 システムフロー
3.2 生ごみバイオガス化設備運転結果
3.3 生ごみ中温メタン発酵性能の評価(室内実験)
4 おわりに

第13章 UASBメタン発酵処理法と実用化例 
1 はじめに
2 嫌気性生物処理の歴史
3 UASB装置の実用化
4 嫌気性生物処理の特長
5 UASBの特長
6 リアクター基本構造
7 グラニュール汚泥の生成
8 食品系廃水への適用
8.1 サトウキビの製糖工場への適用例
8.2 ランニングコストの削減に効果
8.3 高負荷処理の可能性
8.4 種々の製造業への適用
9 グラニュール汚泥のトラブル
10 おわりに

第14章 固形物含有廃棄物の高効率メタン発酵法と実用化例   
1 はじめに
2 高温下降流型固定床式メタン発酵プロセス
3 下降流型固定床式リアクタの特長と課題
4 多様な廃棄物への対応
4.1 未分別可燃ごみ対応メタン発酵プロセス
4.2 下水汚泥と生ごみの混合消化
4.3 下水汚泥の高度減量化
5 おわりに

第15章 高負荷メタン発酵排水処理装置「UASB-TLP」 
1 はじめに
2 高負荷型嫌気性排水処理システム「UASB-TLP」
2.1 乱流(Turbulent)と層流(Laminar)の組み合わせによる処理水質の向上
2.2 脈動流(Pulsation)による撹拌
2.3 小粒径グラニュール
3 メタン発酵処理の適用範囲
3.1 処理性の検討方法
3.2 個別排水に対する知見
3.2.1 ホルマリン排水
3.2.2 テレフタル酸排水
3.2.3 グリセリン排水
3.2.4 ペクチン含有排水
3.2.5 隠れ油分の影響
3.2.6 有機塩素系化合物の影響
3.3 運転上のトラブルに対する耐性
4 「UASB-TLP」の実施例
4.1 廃シロップ排水での実施例
4.2 アルコール排水での実施例
5 今後の展開

第16章 乾式アンモニアoメタン発酵法 
1 はじめに
2 乾式メタン発酵とは
3 余剰汚泥の二槽式乾式アンモニア・メタン発酵プロセスの開発
3.1 汚泥中アンモニア濃度の制御方策
3.2 乾式メタン発酵に及ぼす脱水汚泥からの遊離アンモニア除去の効果
3.3 脱水汚泥のアンモニア発酵
3.4 脱アンモニア汚泥の連続乾式メタン発酵試験
3.5 乾式アンモニア・メタン二段発酵ベンチリアクター試験
4 鶏糞の単槽式乾式アンモニア・メタン発酵プロセス
4.1 無加水鶏糞からの二段発酵法によるメタン生成
4.2 単槽式乾式アンモニア・メタン発酵の基本コンセプト
4.3 単槽式乾式アンモニア・メタン発酵試験
5 まとめ

第17章 低濃度有機性廃水の無加温メタン発酵処理システム 
1 はじめに
2 グラニュール汚泥床法の原理と特徴
3 グラニュール汚泥床法による低濃度廃水の低温処理に関する研究動向
3.1 EGSB法の低濃度・低温廃水処理への適用
3.2 廃水の水温低下が処理性能に及ぼす影響
3.3 廃水の有機物濃度低下が処理性能に及ぼす影響
4 低温廃水処理グラニュール汚泥の微生物学的特性
5 まとめとグラニュール汚泥床法の今後の展望

第18章 焼酎蒸留廃液など高濃度廃水・廃棄物の処理法と実用化例 
1 はじめに
2 固形分を除去した蒸留廃液のメタン発酵と窒素除去
2.1 ウィスキー蒸留廃液の処理
2.2 焼酎蒸留廃液の処理
3 固形分を除去しない蒸留廃液のメタン発酵処理
3.1 機械撹拌型リアクターによる泡盛蒸留廃液のサーマルリサイクル
3.2 固定床型リアクターによる芋焼酎蒸留廃液のメタン発酵
3.3 膜型リアクターによる芋焼酎蒸留廃液のメタン発酵処理
4 高濃度のタンパク質を含む蒸留廃液のメタン発酵処理
4.1 膜型リアクターによる常圧蒸留麦焼酎廃液のメタン発酵処理
4.2 膜型リアクターによる麦焼酎蒸留廃液のメタン発酵処理
4.3 漁業系廃棄物を含む事業系食品廃棄物の無加水メタン発酵
5 生ごみを主体とする食品系廃棄物のメタン発酵
5.1 食品系廃棄物の湿式メタン発酵
5.2 厨芥類,草本系,食品残渣および一般廃棄物の乾式メタン発酵
5.3 焼却ごみ中のメタン発酵適物の乾式メタン発酵
6 家畜糞尿および糞尿搾汁液のメタン発酵
7 バイオマスタウン構築のための汚泥や家畜糞尿などを含む生ごみのメタン発酵
7.1 おおき循環センター「くるるん」
7.2 山鹿市バイオセンター
7.3 日田バイオマス利活用施設
8 おわりに

第19章 家畜排泄物のメタン発酵の実用化例 
1 はじめに
2 牛排泄物の特性から見た施設計画時の留意点
2.1 原料の流動性
2.2 藁の混入
2.3 アンモニアの影響とその対策
2.4 硫酸イオンの影響とその対策
3 メタン発酵槽立上げ時に供する植種源
3.1 空気暴露によるメタン生成活性の低下
3.2 植種源としてのラグーン汚泥の検討
4 施設導入と運転管理の留意点
4.1 原料受入槽の温度設定
4.2 発酵温度の選定
4.3 バイオガス発生量
4.4 発酵制御
4.5 副産物の適正利用
5 消化液の殺菌特性
6 メタン発酵普及の課題

第20章 ANAMMOX反応を利用した窒素除去技術  
1 はじめに
2 ANAMMOX反応とは
3 硝化脱窒との比較
4 プロセスの構成
4.1 亜硝酸型硝化
4.2 ANAMMOX
4.3 一槽型ANAMMOX
5 適用検討例、実用化例
6 実用化の進展状況
7 今後の展望

第3編 地下水・土壌汚染の新バイオ浄化法の開発と実用化例   
第21章 総論
1 はじめに
2 バイオレメディエ-ション技術の現状
3 微生物によるバイオレメディエーション利用指針(ガイドライン)
4 今後の展望

第22章 嫌気性塩素呼吸細菌による難分解性有機塩素化合物浄化 
1 はじめに
2 どのような技術開発戦略をたてるか?
3 どのような手法で、どのような成果を得たか? 
3.1 PCE脱塩素化細菌の単離
3.2 PCE脱塩素化細菌の同定と特性解析
3.3 PCE脱塩素化細菌Desulfitobacterium sp. KBC1株の基本特性
3.4 短期間かつ安全な処理プロセスを開発
3.5 新規なデハロゲナーゼ遺伝子を取得,特定
3.6 PCE汚染土壌を対象としたバイオオーグメンテーション処理プロセスの開発
3.6.1 PCE汚染土壌処理プロセスの基礎検討(ラボレベル試験)
3.6.2 PCE処理プロセスの実証試験
3.7 ガイドラインに向けてのKBC1株の安全性評価と遺伝子モニタリングによる環境影響評価
3.7.1 利用微生物KBC1株の安全性評価
3.7.2 利用微生物KBC1株の生残性
3.7.3 PCE汚染浄化処理プロセスの安全性評価
4 「微生物によるバイオレメディエーション利用指針」適合確認
5 まとめ

第23章 塩素化エチレン汚染土壌の浄化と分解細菌の検出 
1 はじめに
2 実験方法および材料
2.1 DNAの抽出法
2.2 vcrA・bvcA遺伝子の取得・解析
2.3 Dehalococcoides属細菌保有遺伝子の定量検出
3 実験結果
3.1 vcrA・bvcA遺伝子の取得および系統解析
3.2 浄化現場での各分解遺伝子の存在割合
4 考察

第24章 バイオ技術を活用した,光合成細菌による放射性物質の除去と回収 
1 はじめに
2 光合成細菌の種類と応用
3 回収型セラミック固定化光合成細菌による放射性核種の除去
4 回収型セラミック固定化光合成細菌による放射性核種の同時除去と水質浄化能力
5 廃棄ガラスセラミック固定化光合成細菌による,Cs、Srの同時除去
6 光合成細菌による放射性物質の除去メカニズム
7 CsおよびSr除去におけるカリウムの影響
8 屋外実証実験,1トンタンクによるCs,Srの同時除去
9 福島市中での放射能除去実証実験
10 おわりに

第25章 バイオオーグメンテーションによるTCE汚染土壌の原位置浄化 
1 はじめに
2 汚染サイトの状況
2.1 水理地質学的特性
2.2 表層ガス調査
3 微生物学的検討
3.1 分解菌のTCE分解特性
3.2 帯水層を模擬した浄化効果予測
4 安全性評価
5 実証試験概要
5.1 試験装置の概要
5.2 利用微生物の大量培養
5.3 利用微生物の調整方法
6 実証試験結果
6.1 注入試験によるTCE分解効果
6.2 生態系への影響調査結果
7 まとめ

第26章 油汚染土壌のバイオレメディエーション 
1 はじめに
2 油汚染とその汚染油種
3 油汚染と生物分解
4 生物浄化のトリタビリティーテスト
5 油汚染土壌のバイオレメディエーション
5.1 ランドファーミング
5.2 その他の技術
5.2.1 バイオスパージング
5.2.2 バイオパイル
5.2.3 バイオミキシング
5.3 多環芳香族油分のバイオレメディエーション
5.4 油汚染土壌のファイトレメディエーション
6 おわりに

第27章 海洋原油汚染とバイオレメディエーション
1 はじめに
2 原油の組成
2.1 飽和炭化水素
2.2 芳香族炭化水素
2.3 レジン・アスファルテン
3 海洋性炭化水素資化細菌
3.1 温帯海域で重要な炭化水素資化細菌
3.2 温帯海域以外で重要な炭化水素資化細菌
3.3 2010年メキシコ湾原油流出事故で検出された炭化水素資化細菌
4 バイオ・サーファクタント
5 原油汚染事故とバイオレメディエーション
5.1 バイオレメディエーション
5.2 エクソン・バルディーズ号原油流出事故
6 おわりに
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