微細藻類-硝化菌固定化遮光ゲルによる窒素含有排水の低コスト処理：メキシコを例に

固定微藻和硝化细菌的遮光凝胶低成本处理含氮废水：以墨西哥为例

• 批准号: 20KK0249
• 负责人: 井田 旬一
• 金额: $ 12.06万
• 依托单位: Soka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-10-27 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20KK0249/
• 关键词: 微細藻類-硝化菌固定化遮光ゲル共存系構築; 窒素含有排水処理; 遮光ゲル; 途上国での水処理; 微細藻類-硝化菌共存系; 途上国; ゲル

本課題では、メキシコをフィールドとし、「微細藻類-硝化菌固定化遮光ゲル」共存系による高アンモニア含有排水の低コスト処理の実現を目的としている。3年目である今年度は、昨年度実施予定であった「遮光ゲルの問題点抽出と改善」と「公開シンポジウム」を実施した。従来の遮光ゲルは黒色であるためリアクター内の温度上昇を引き起こしやすい課題が生じていた。昨年の研究により硝化菌の光阻害は主に短い波長領域（380-550 nm）起こることが確認されていたため、この範囲を遮光できれば黒色材料よりも吸収波長範囲の狭い材料でも遮光ゲルが調製可能であると期待された。そこで、吸収波長の異なる青・赤・黄色の3種の遮光材を用いて添加濃度0.5wt%で遮光ゲルを調製し、その光阻害緩和性能および温度上昇について検討した。光照射強度は1600 μmol photons m-2 s-1に調節した。結果は、上記波長域の吸収が高い順に遮光性能が高く、黒、黄、赤、青の順で高い硝化性能を示した。また黄色材料では黒色の63.9%の遮光性能であった。そこで次に、黄色遮光材の濃度を2.0wt%まで増やして同様の実験を行った。その結果、黄色遮光剤の濃度を増加させることでより高い硝化性能を示し、黒の 4 倍の濃度である2.0wt%で黒の硝化性能の8割程度を示した。一方、リアクターの温度上昇を見ると、0.5wt%黒色遮光剤では、Controlと比較して2.5 ℃上昇したのに対し、2.0 wt% 黄色遮光剤の条件では、1.0 ℃の温度上昇に留まり、黒色遮光剤と比較して温度上昇を抑制可能であることが分かった。この結果から、黄色遮光剤が黒色遮光ゲルの代替材料となり得ることが明らかとなった。また、公開シンポジウムでは、2名のメキシコの共同研究者を創価大学に招聘し、研究発表会を実施すると共に、今後の研究計画について議論を行った。

该受试者旨在使用墨西哥的“微藻 - 硝化细菌固定的细菌”共存，以实现高成本处理含氨水的废水。今年，第三年，我们举行了“提取和改善光屏蔽凝胶的问题”和“公共研讨会”，该研讨会定于去年举行。常规的光屏蔽凝胶是黑色的，因此引起了可能导致反应堆温度升高的问题。去年的研究证实，硝化细菌的光抑制作用主要发生在短波长区域（380-550 nm）中，因此，如果可以阻断该范围，则可以预期，即使使用具有狭窄吸收波长的材料，也可以准备较低的凝胶，而不是黑色材料。因此，使用三种类型的轻型屏蔽材料，蓝色，红色和黄色，以不同的吸收波长制备浓度为0.5 wt％的光屏蔽凝胶，并检查了光抑制弛豫性能和温度升高。光照射的强度调整为1600μmolPhotosons M-2 S-1。结果表明，在上述波长范围内的吸收顺序下，光屏蔽性能较高，硝化性能在黑色，黄色，红色和蓝色方面较高。此外，黄色材料是黑色的，具有63.9％的光屏蔽性能。接下来，黄色阴影材料的浓度增加到2.0 wt％，并进行了相同的实验。结果，黄光阻断剂的浓度增加了，显示出较高的硝化性能，在2.0 wt％（是黑色浓度的四倍）下，约有80％的黑色硝化性能。另一方面，考虑到反应堆的温度升高，发现与对照相比，0.5 wt％黑色的光线阻滞剂增加了2.5°C，而在2.0 wt％的黄色灯光阻滞剂的状态下，仅2.0 wt％的黄色光线阻滞剂仅增加1.0°C，并且与黑色轻型阻滞剂相比，温度升高可以抑制。该结果表明，黄光屏蔽剂可以替代黑色光屏蔽凝胶。此外，在公开研讨会上，邀请两名墨西哥合作者到索卡大学举行研究演讲并讨论未来的研究计划。

项目成果

Effects of different biomass ratios of light-tolerant microalgae-nitrifying bacteria consortia on ammonia removal

• DOI: 10.1016/j.bej.2023.108872
• 发表时间: 2023-02
• 期刊: Biochemical Engineering Journal
• 影响因子: 3.9
• 作者: Ken-ichiro Nishi;S. Akizuki;T. Toda;T. Matsuyama;J. Ida

遮光ゲル担体を用いた微細藻類-硝化菌共存系での最適バイオマス比の検討

使用遮光凝胶载体检查微藻-硝化细菌共存系统中的最佳生物量比例

• 发表时间: 2021
• 作者: 西健斗;秋月真一;戸田龍樹;松山達;井田旬一
• 通讯作者: 井田旬一

グアナファト大学(Guanajuato University)/モントレー工科大学(メキシコ)

瓜纳华托大学/蒙特利理工学院（墨西哥）

光阻害緩和のための硝化菌固定化遮光ゲル担体に添加する遮光剤の検討

检查添加到固定有硝化细菌的遮光凝胶载体中以减轻光抑制的遮光剂

• 发表时间: 2023
• 作者: Sekiguchi Y;Takano S;Noguchi T;Kagi T;Komatsu R;Tan M;Hirata Y;Matsuzawa A;三島聡子・小澤憲司・中山駿一・菊池宏海・難波あゆみ・片岡智哉・二瓶泰雄;久保雄飛. 新本 貴梨子. 西健斗. 松山達. 井田旬一
• 通讯作者: 久保雄飛. 新本 貴梨子. 西健斗. 松山達. 井田旬一

Evaluation of Microalgae-Nitrifying Bacteria Immobilized in Light Shielding Hydrogel Consortia Under Strong Light Irradiation

强光照射下遮光水凝胶聚落中固定微藻硝化细菌的评价

• 发表时间: 2021
• 作者: Kento Nishi;Shinichi Akizuki;Tatsuki Toda;Tatsushi Matsuyama;Junichi Ida.
• 通讯作者: Junichi Ida.