好気性脱窒反応を促進した下水処理場エアレーションタンク単槽での窒素除去技術の開発
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20H02290
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 22060:Environmental systems for civil engineering-related
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| Research Institution | Ichinoseki National College of Technology (2021-2022)
Nagaoka National College of Technology (2020) |
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Principal Investigator |
荒木 信夫 一関工業高等専門学校, その他部局等, 校長 (30193072)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川上 周司 長岡工業高等専門学校, 環境都市工学科, 准教授 (00610461)
青木 仁孝 国立研究開発法人国立環境研究所, 地域環境保全領域, 研究員 (80775809)
押木 守 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (90540865)
渡利 高大 長岡技術科学大学, 工学研究科, 助教 (90800540)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | 都市下水処理 / 窒素除去 / 好気性脱窒素 / 好気性脱窒反応 / 全窒素除去 / エアレーションタンク / 脱窒素細菌群 / 好気性脱窒素反応 / 好気性脱窒素細菌 / 脱窒素反応 |
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| Outline of Research at the Start |
都市下水の処理水の放流は自然水系の富栄養化現象の一因となっている。閉鎖性水域を抱える一部地域ではこれを防止するために嫌気好気法などの高度処理が適用されている。しかし、通常の活性汚泥法でも運転条件によっては高度処理と同等の窒素除去性能を示している場合もある。本研究は好気性脱窒細菌の定着と能力を最大限に引き出す運転条件を明らかにし、標準活性汚泥法のエアレーションタンク単槽でも現在の高度処理と同等の窒素除去能力を達成する技術を開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
好気性脱窒能力を有する活性汚泥微生物群の多様性を明らかにするため、実都市下水処理を行っている標準活性汚泥処理装置のエアレーションタンクから活性汚泥を採取し、NO3-N（濃度：約30 mg-N/L）を含む培地にてバッチ式の集積培養を繰り返し行った。最終的に得られた集積培養系による12時間の培養期間における全窒素（TN）除去率は約2割、NO3-N除去率は約5割であった。この結果から、培地に含まれるNO3-N（濃度：約30 mg-N/L）の一部は、好気性脱窒反応によって除去されている可能性が示唆された。また、既知の好気性脱窒能を有すると報告されているAcinetobacter属やComamonas属の細菌が本実験で得られた集積培養系においても好気性脱窒反応を担っている可能性が、16S rRNA遺伝子を標的としたアンプリコンシーケンス解析により示された。
活性汚泥内での原位置（in-situ）での好気性脱窒反応の速度を評価する手法として、15N標識硝酸（15NO3）を用いて15N標識窒素ガス（15-15N2）の生成速度を評価し、好気性脱窒速度を測定する方法を開発した。本年度は好気性脱窒細菌として知られているParacoccus属細菌を用いて、本手法の検証を行なった。その結果、試験に供したParacoccus属細菌が好気条件下で15N標識硝酸から生成した窒素ガス（30N2ガス）を生成すること、また、好気性脱窒活性がDO濃度に強い影響をうけることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
都市下水処理場で実都市下水を用いて運転を行う予定のモデル実験は実験を担当する研究分担者の所属組織の異動で稼働させることができなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の開発したin-situ好気性脱窒活性を評価する手法を用いて、DO、C/N比、炭素源などを変化させた培養系でどのような環境条件が好気性脱窒素反応の活性に影響を及ぼすかを明らかにする。また、都市下水処理場で実下水をもちいたラボスケール実験を行い、運転の操作パラメーターが好気性脱窒素反応に及ぼす影響を評価する予定である。
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Report
(2 results)
Research Products
(6 results)
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[Journal Article] Determination of 15N-14N of Ammonium, Nitrite, Nitrate, Hydroxylamine, and Hydrazine Using Colorimetric Reagents and Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization-Time-of-Flight Mass Spectrometry (MALDI-TOF MS)2022
Author(s)
M.Oshiki, K.Nagai, S.Ishii,Y.Suzuki, T.Yamaguchi, N.Araki, S.Okabe
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Journal Title
Applied and Environmental Microbiology
Volume: 88
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Effect of salinities on nitrogen removal performance of DHS-USB system and growth of Epinephelus bruneus in closed recirculating aquaculture system2021
Author(s)
Wilasinee Kotcharoen, Takahiro Watari, Nur Adlin, Yoshinobu Nakamura, Penpicha Satanwat, Wiboonluk Pungrasmi, Sorawit Powtongsook, Yutaka Takeuchi, Masashi Hatamoto, Shinichi Yamazaki, Takashi Yamaguchi
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Journal Title
International Biodeterioration and Biodegradation
Volume: 164
Pages: 105299-105299
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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