Development of a novel dyeing wastewater treatment system based on elucidation of symbiotic relationships between anaerobic microorganisms

基于阐明厌氧微生物之间的共生关系开发新型印染废水处理系统

基本信息

批准号：
22KJ1451
负责人：
NGUYEN THU HUONG
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Nagaoka University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1451/
关键词：
染色排水微生物間共生関係嫌気性排水処理システム

项目摘要

本研究の目的は、微生物共生関係と染料脱色プロセスの解明を基点とし、新規バイオ担体を活用した染色廃水処理技術を開発することである。本研究は、(1)染料分解における酸化鉄（Fe3O4）の影響を微生物間共生関係を形成することで解明し、(2) Fe3O4を活用した新規バイオ担体を開発しリアクターへを運用するステップで実施する。また第２段階で、（2.1）新規バイオ担体の作製と耐久性試験、（2.2）バイオ担体の挙動と処理性能の評価、及びバイオ担体上の微生物の共生関係について調査し、（2.3）最終的にUASBリアクターへのバイオ担体の適用を試みる。本年度は、上記段階における(1)及び (2.1)を実施した。申請者はまず導電性物質であるFe3O4をバッチリアクターに添加することでアゾ染色排水の処理速度の向上に成功し、処理性能及び最適な添加濃度（10g-L-1）を決定した。その後、その実験成果を嫌気性バッフルリアクターへ適用し、170日間連続運転を行い染色排水処理性能を評価した。Fe3O4を添加することで、CODと色度の除去性能はそれぞれ42%と45%から89%と75%へと顕著に向上した。また、メタン、総溶解鉄、微生物群集構造解析の分析結果から、Fe3O4を添加することで、クロストリジウムとメタン菌が優先化及び共生関係を構築し、その染色排水の分解経路にいて重要な役割を担っていることを示唆した。さらに、微生物の共生関係を形成する触媒Fe3O4と、材料の多孔性を高めるデンプンを組み合わせ、新規のバイオ担体の開発に着手した。Fe3O4とデンプンの濃度を調節し、直径3～4mmのゲルビーズを作製した。成分濃度を変えた染色排水処理性能を評価した。その結果、酸化鉄5％とデンプン0.5％を混合したPVA-ゲルビーズが最適であることを見出した。

这项研究的目的是开发一种染色的废水处理技术，该技术利用新型的生物合成关系和染料脱色过程作为阐明微生物共生关系的基础。这项研究将通过（1）阐明氧化铁（FE3O4）对染料分解的影响，通过形成微生物之间的共生关系，以及（2）使用FE3O4开发新型的生物培养，并在反应器中进行操作。此外，在第二阶段，（2.1）新生物携带者的制备和耐用性测试，（2.2）评估生物载体的行为和处理性能以及生物载体上的微生物之间的共生关系，（2.3）最终尝试是将生物生物验证者应用于UASB反应器。今年，（1）和（2.1）在上述阶段实施。申请人首先通过在批处理反应器中添加Fe3O4（一种导电材料），成功地提高了偶氮染料的处理速度，并确定了加法的最佳浓度（10G-L-1）。然后将实验结果应用于厌氧挡板反应器，并将结果连续运行170天，以评估染料废水处理性能。添加FE3O4可显着提高COD和色彩去除性能，分别从42％和45％到89％和75％。此外，甲烷，总溶解铁和微生物群落结构分析的分析表明，通过添加Fe3O4，梭状芽胞杆菌和甲烷细菌创造了优先级和共生关系，并在染色废水的降解途径中起重要作用。此外，将微生物之间形成共生关系的催化剂Fe3O4和淀粉增强了材料的孔隙度，以形成新的生物支持。调整Fe3O4和淀粉的浓度以产生直径为3-4 mm的凝胶珠。用不同的成分浓度评估了染色废水处理性能。结果，发现与5％氧化铁和0.5％淀粉混合的PVA-GEL珠是最佳的。