海水・淡水Anammox混合培養系の部分亜硝酸化-Anammox-脱窒法への展開

部分亚硝酸盐氧化-厌氧氨氧化-反硝化法海水/淡水厌氧氨氧化混合培养系统的开发

• 批准号: 22H01628
• 负责人: 川越 保徳
• 金额: $ 10.9万
• 依托单位: Kumamoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01628/
• 关键词: Anammox; 部分亜硝酸化; 窒素処理; Anamox; 一槽型; 海洋性細菌; 海洋性; 淡水性

本研究は淡水性細菌群と海洋性細菌群の混合培養系による部分亜硝酸化-Anammox（Partial nitritation/Anammox：PN/A）の構築とその窒素除去能および特性の解明を主目的とする。初年度である本年度は，本申請研究において新たに考案した懸濁態-生物膜混在型反応槽（Hybrid Bio-Reactor：HBR）を用いることで，これまで世界的に知見の乏しい海水性Anammox細菌バイオマスによるPN/Aプロセスの構築に挑んだ。本研究では，PN/Aの立ち上げにあたって，まずはじめに上記HBRを用いて海洋性Anammox細菌バイオマスによるAnammox反応系を確立，安定化させた。その後，流入基質をAnammox反応に必要な亜硝酸塩とアンモニア塩から，亜硝酸塩の濃度を段階的に低くしながら処理水中の各態窒素濃度，DO，pHを指標として曝気条件およびpHを最適化することで窒素除去能を向上，安定化させた。最終的に,120 mg-N/Lのアンモニア塩のみを基質とする流入水についてPN/Aの構築に成功した。なお，Anammox反応槽からPN/Aの構築までに要した期間は約90日であり，窒素負荷は0.36 kg/m3/dで80%以上の窒素除去率を達成した。細菌および古細菌を標的とするRibosormal RNAによる微生物叢解析の結果，反応槽内には主たる海洋性Anammox細菌と推定されるBlocadia Scalindua属細菌に加えてアンモニア酸化細菌であるNitrosomonadaceaeが検出された。また，反応槽内下部，中部，上部でそれら細菌群の存在比は異なっていることが明らかとなった。一方，古細菌は検出されなかった。

这项研究主要旨在使用淡水和海洋细菌的混合培养系统构建部分硝酸 - 氨基毒蛋白（PN/A），并阐明其氮去除能力和特性。今年，第一年，我们一直在使用新设计的悬架生物膜混合反应罐（HBR）进行PN/A工艺的构建，使用全球缺乏对混合生物膜反应罐（HBR）的了解。在这项研究中，启动PN/A时，首先使用上述HBR来建立和稳定使用海洋Anammox细菌生物量的Anammox反应系统。之后，从亚硝酸盐和氨氧反应所需的亚硝酸盐和氨盐中使用了进水底物，并通过使用相应的氮浓度，DO和pH值在处理水作为指示剂中，通过优化曝气条件和pH来提高氮去除能力和稳定，而氮的浓度则逐渐降低。最后，我们成功地为仅包含120 mg-n/l氨盐作为底物的进水水构建了PN/A。从Anammox反应器中构建PN/A所需的周期约为90天，氮负荷为0.36 kg/m3/d，导致氮去除率为80％或更高。通过使用核糖核RNA进行菌群分析的结果，靶向细菌和考古细菌，硝基诺农丁科（一种氨基氧化细菌）在反应血管中检测到除囊肿属细菌外，还可以在反应血管中进行氨基囊肿细菌。还表明，这些细菌基团的丰度比在反应血管的下部，中部和上部有所不同。另一方面，未检测到古细菌。