| Project/Area Number |
22K14349
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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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 |
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) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | 環境負荷低減 / 窒素除去 / 下水処理 |
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| Outline of Research at the Start |
微生物を高度に利用する廃水処理技術は環境保全や公衆衛生の確保のため重要であるが分解に関与する微生物の99%は分離培養されていない。近年、アンモニア酸化と亜硝酸を単独菌体で行う完全アンモニア酸化 (Comammox) 細菌の存在が明らかになった。そこで本研究では、DHSリアクターによるComammox細菌の集積培養を行い、生育に至適な環境条件を明らかにすることで、 Comammox細菌を優占させた世界初の超高速温室効果ガス抑制型廃水処理システムを構築することを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
微生物を高度に利用する廃水処理技術は環境保全や公衆衛生の確保のため重要であるが分解に関与する微生物の99%は分離培養されていない。近年、アンモニア酸化と亜硝酸を単独菌体で行う完全アンモニア酸化 (Comammox) 細菌の存在が明らかになった。そこで本研究では、DHSリアクターによるComammox細菌の集積培養を行い、生育に至適な環境条件を明らかにすることで、 Comammox細菌を優占させた世界初の超高速温室効果ガス抑制型廃水処理システムを構築することを目的とする。本年度は、２種類の運転条件のDHSリアクターを用いてComammoxの集積培養を試みた。処理水循環を行ったDHSにおいた高いアンモニア除去率を示した。高いアンモニア除去率を示したDHSリアクターの保持汚泥を16SrRNA遺伝子に基づいた微生物解析を行ったところ、46.1%のNitrospiraに近縁なOTUを得られた。また、分子系統解析を行ったところ、4つの種に分類されそのうち2つが4種の内2種がComammoxが属する亜系統Ⅱに近縁なNitrospira種であった. 以上のことから、DHSを用いてComammoxwを集積することができた。また、タイ王国においてComammoxが優占する条件でパイロットスケールのDHSリアクターを運転開始し、その微生物挙動を追っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初は数年かけて明らかにする予定であった、”なぜスポンジを用いたバイオリアクター内にComammoxが優占するのか”という本研究の最大の問いをラボスケールのDHSを用いて再現することができた。そのため、今後詳細解析を行う実験系を構築することができ当初計画以上に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度に得られたCommoxが優占したDHSリアクターから汚泥を採取し、メタゲノム解析を行い、優先している微生物がComammoxであるか調査を行う。また、マイクロDOセンサーを用いてスポンジ担体内の酸素濃度挙動の調査やFISH法による視覚的検出を行い、Comammoxが優占する条件について明らかにする。その後、保持汚泥を亜硝酸ナトリウムを添加し、DHS保持汚泥の亜酸化窒素生成特性を調査する。加えて15Nを標識したアンモニアをトレーサーとして、保持汚泥の分解経路を推定する。実廃水を用いた実験としてタイ王国コンケン市やマレーシア、コタキナバル市に設置したDHSリアクターを調査し、Comammoxの存在特性を調査する。
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