| Project/Area Number |
20J15423
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 22060:Environmental systems for civil engineering-related
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
TRAN PHUONG THAO 長岡技術科学大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | 独立栄養性窒素除去 / アナモックス細菌 / リアクター運転管理 / DAMO/アナモックス / 植種源 / 窒素除去 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、嫌気的メタン酸化脱窒（DAMO）反応と嫌気性アンモニア酸化（ANAMMOX）反応を組み合わせ、メタンガス排出を低減させつつ窒素の完全除去を達成する新規メタン酸化脱窒プロセスを開発することを最終目的とする。中空糸膜リアクターを用いたガス供給によってメタンガスを効率よく溶解させるとともに膜面にバイオフィルム形成を促すことで、本反応に関与する微生物の早期成長を促す。異なる植種源を用いて様々な配合の窒素源を供給し、微生物と代謝物の挙動を追跡することで、メタン酸化脱窒性能を評価する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
DAMOアーキアは硝酸還元により発生する亜硝酸を生成し、DAMO細菌とアナモックス細菌はメタンとアンモニアを使って亜硝酸を除去するため、研究はDAMO/アナモックス複合反応を利用して効率的な硝酸とアンモニアの除去を目指す。
我々は、中空糸膜を保持する上向流リアクターを用いることで、同様の条件で運転した散水ろ床法に比べて2~3倍程度の脱窒性能を達成した一方で、硝酸除去率は向上せず、アンモニアはわずかに増加する傾向にあることを明らかにした。そこで、DAMOとアナモックス反応を複合した高効率な窒素化合物除去プロセスを確立するために、中空糸膜リアクターを用いて様々な条件で運転し、高い除去性能を示す運転パラメータを検討した。結果として、適切な植種源と亜硝酸塩の添加が最も窒素除去効率を向上するパラメータであった。硝酸還元により生成した亜硝酸塩は流出液中には検出されなかったため、亜硝酸濃度をめぐる微生物の競合が、アナモックス細菌のアンモニウム除去を制限したと考えられる。そこで、アナモックス細菌を誘導するために、アナモックス反応の化学量論式の比率となるように、流出液中の生成アンモニウムを基準にして算出した亜硝酸塩を流入液に添加した。濃縮汚泥を植種したリアクターは、硝酸塩を添加した水田土壌を植種したリアクターと同様の性能を示したが、亜硝酸塩を添加するとわずか50日後に2倍の硝酸除去効率を示した。微生物分析から、アナモックス細菌は亜硝酸制限下では抑制されていたが、亜硝酸添加により2.1%から10.6%まで増加した。また、DAMO細菌の相対量は9%から41%に大きく増加した。これらの結果は、効果的なバイオリアクターには独立栄養窒素除去群集においてアナモックス細菌が重要であり、アナモックス細菌の存在は、亜硝酸とアンモニウムを除去するだけでなく、硝酸除去微生物の成長を相乗的に促進することが示唆された。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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