Novel nitrogen removal system by free nitrous acid for reduction of operation cost and excess sludge

新型游离亚硝酸脱氮系统可降低运行成本和剩余污泥

• 批准号: 17F17052
• 负责人: 細見 正明
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17F17052/
• 关键词: 生物学的窒素除去; 遊離亜硝酸; 汚泥減容化; 細菌損傷; 嫌気消化; アンモニア酸化; 生物学的窒素除去; 遊離亜硝酸; 汚泥減容化; 細菌損傷; 嫌気消化; アンモニア酸化

遊離亜硝酸は生物学的窒素除去の初段の反応においてアンモニア酸化の最終生成物、亜硝酸イオンとの平衡反応により生成する。遊離亜硝酸は、省エネで窒素除去を達成するために必須な亜硝酸酸化細菌への阻害効果を発揮したり、細菌細胞の損傷を促進させ、汚泥減容化に寄与したりする特性を有し、排水処理施設内での利用が期待されている。平成29年度は、この遊離亜硝酸が細菌細胞の損傷に及ぼす影響と、亜硝酸酸化細菌への阻害効果に及ぼす影響の評価を行った。従属栄養細菌をモデル細菌として、遊離亜硝酸濃度が細菌細胞の呼吸活性と細胞損傷に及ぼす影響を評価した。高感度に酸素濃度を追跡可能な呼吸活性測定システムを用いることにより、遊離亜硝酸濃度の上昇により細菌の呼吸活性が大幅に削減されることを明らかにした。細菌細胞の静菌効果はわずかなpHや亜硝酸イオン濃度の変化により得られることが示唆された。一方で、嫌気消化の促進に必要な細菌細胞の破砕のためには、静菌作用の遊離亜硝酸濃度よりも1-2オーダー高い遊離亜硝酸濃度が必要になることを明らかにした。活性汚泥を用いた窒素除去バイオリアクターの運転を行い、活性汚泥を高い遊離亜硝酸濃度に曝露させて亜硝酸酸化を抑制し、効率的な窒素除去が行えるかを検証した。遊離亜硝酸による処理を導入する系、導入しない系の2つの半回分式リアクターシステムを構築して評価した。しかしながら、スタートアップに予想以上の時間を要したこと、亜硝酸酸化を担う細菌群の活性が予想を上回ったことから、亜硝酸酸化活性の安定した抑制が達成されなかった。溶存酸素濃度の再設定、もしくは間欠曝気運転等の条件設定が必要であることが示された。

游离亚硝酸盐是通过平衡反应与氨氧化（亚硝酸盐离子的最终产物）的平衡反应的第一阶段反应产生的。游离亚硝酸盐具有对亚硝酸盐氧化细菌施加抑制作用的特性，这对于实现节能氮的去除，促进细菌细胞的损害并有助于减少污泥的损害，预计将在废水处理设施中使用。 2017年，我们评估了游离亚硝酸盐对细菌细胞损伤及其抑制作用对亚硝酸盐氧化细菌的影响。将异养细菌用作模型细菌，以评估游离亚硝酸盐浓度对细菌细胞的呼吸活性和细胞损伤的影响。通过使用可以以高灵敏度跟踪氧气浓度的呼吸活性测量系统，已经表明，提高游离亚硝酸盐浓度可显着降低细菌的呼吸活性。有人提出，通过pH和亚硝酸盐离子浓度的略有变化可以实现细菌细胞的抑菌作用。另一方面，据透露，为了破坏细菌细胞，这是促进厌氧消化所必需的，需要的1-2个订单的游离亚硝酸盐浓度高于自由亚硝酸盐浓度的抑菌作用。我们使用活性污泥进行了氮去除生物反应器，以将活性污泥暴露于高游离亚硝酸盐浓度以抑制亚硝酸盐氧化，并测试了是否可以实现有效的氮去除。构建和评估了两个半批量反应器系统：一种引入游离亚硝酸盐的处理，一种未引入治疗。然而，没有实现对亚硝酸盐氧化活性的稳定抑制，因为该初创公司花费的时间比预期的时间长，而导致亚硝酸盐氧化组的细菌的活性超过了预期。已经表明，有必要设置诸如重置溶解的氧气浓度或间歇性曝气操作之类的条件。