メタン発酵液の処理に対応する新規アナモックスプロセスの開発

厌氧氨氧化处理甲烷发酵液新工艺的开发

基本信息

批准号：
14F04044
负责人：
李玉友
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

メタン発酵はバイオマス廃棄物処理およびエネルギー回収に活用できる技術として期待されている。しかし、メタン発酵廃液の処理は重要な課題であり、今後メタン発酵によるバイオマスのエネルギー化利用を推進するために、メタン発酵廃液の適正処理は避けて通れない。本研究は廃棄物系バイオマスのエネルギーを図るためのトータルシステムの合理化と技術革新を目指すため、メタン発酵廃液からの窒素除去に対応する新規アナモックスプロセスを開発しようとするもので、平成２７年度では次の成果が得られた。（１）UASB-Anammoxプロセスの安定性に与える阻害因子の影響および回復過程に関して連続実験を通して解析した結果、アンモニアおよび亜硝酸による阻害濃度範囲を明らかにした。また、遊離アンモニアFA < 5 mg/Lかつ遊離亜硝酸FNA < 2 μg/Lの条件においてプロセスは高い除去率が得られた。なお、制御範囲としてpHが7.5-8.5の範囲にあって、FAが10 mg/100 mgNH4+-N以下且つFNAが0.005 mg/100 mg NO2-N以下に最適化された。本研究に構築された制御範囲は工学的な応用価値が高い。（２）ハイブリッド単槽式脱窒素プロセスの研究として完全混合反応槽に担体を投入することにより、好気性アンモニア酸化細菌(AOB)と嫌気性Anammox細菌を共存させ、一槽式Anammoxの連続実験を行い、その脱窒性能、関連細菌の活性および菌体付着した担体の状況を明らかにした。（３）本研究では次世代シーケンスでAnammox反応槽における微生物群集構造を解析した結果、Planctomycetes門は150日目の0.2％から450日目の31.6％に上昇したことを把握したとともに、検出した優占Anammox種はCandidatus BrocadiaとCandidate Kueneniaであった。

甲烷发酵有望成为一项可用于生物质废物处理和能源回收的技术。然而，甲烷发酵废液的处理是一个重要的问题，为了促进未来通过甲烷发酵利用生物质作为能源，对甲烷发酵废液进行适当的处理是必然的。本研究旨在开发一种新的厌氧氨氧化工艺，可以从甲烷发酵废液中脱氮，从而对废弃生物质发电的整个系统进行合理化和技术创新，取得了成果。 (1)通过连续实验分析抑制剂对UASB-Anammox工艺稳定性及回收过程的影响，明确了氨和亚硝酸盐引起的抑制浓度范围。此外，该工艺在游离氨FA < 5 mg/L、游离亚硝酸盐FNA < 2 μg/L的条件下实现了较高的去除率。此外，pH控制在7.5-8.5范围内，FA优化为10mg/100mgNH4+-N以下，FNA优化为0.005mg/100mgNO2-N以下。本研究构建的控制范围具有较高的工程应用价值。 (2)作为混合单槽反硝化工艺的研究，在充分混合的反应槽中引入载体，使好氧氨氧化菌(AOB)和厌氧厌氧氨氧化菌共存，并进行连续单槽厌氧氨氧化实验。明确了反硝化性能、相关细菌的活性以及细菌附着的载体的状态。 (3) 在本研究中，通过二代测序分析厌氧氨氧化反应池中的微生物群落结构，我们发现浮霉菌门从第150天的0.2%增加到第450天的31.6%，并且增加最多。常见的厌氧氨氧化物种有 Candidatus Brocadia 和 Candidate Kuenenia。