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

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。

游离亚硝酸盐是生物脱氮第一阶段与氨氧化最终产物亚硝酸根离子发生平衡反应而产生的。游离亚硝酸盐具有抑制亚硝酸盐氧化细菌的特性，这对于实现节能脱氮至关重要，并促进细菌细胞的破坏，有助于减少污泥体积，有望用于废水处理设施。 2017财年，我们评估了游离亚硝酸盐对细菌细胞损伤的影响及其对亚硝酸盐氧化细菌的抑制作用。使用异养细菌作为模型细菌，我们评估了游离亚硝酸盐浓度对细菌细胞呼吸活性和细胞损伤的影响。通过使用可以高灵敏度跟踪氧气浓度的呼吸活动测量系统，我们发现通过增加游离亚硝酸盐浓度可以显着降低细菌的呼吸活动。提示通过轻微改变pH值和亚硝酸根离子浓度即可获得对细菌细胞的抑菌作用。另一方面，我们发现需要比抑菌游离亚硝酸盐浓度高1-2个数量级的游离亚硝酸盐浓度才能破坏促进厌氧消化所需的细菌细胞。我们使用活性污泥运行脱氮生物反应器，将活性污泥暴露于高浓度的游离亚硝酸盐，抑制亚硝酸盐氧化，并验证是否可以有效地进行脱氮。建造并评估了两个半间歇式反应器系统，一个经过游离亚硝酸盐处理，一个未经游离亚硝酸盐处理。然而，由于启动时间比预期长，并且负责亚硝酸盐氧化的细菌群的活性超出预期，因此未能实现对亚硝酸盐氧化活性的稳定抑制。表明需要重新设定溶解氧浓度或设定间歇曝气运转等条件。