従属栄養脱窒とAnammoxを組み合わせた都市下水からの窒素除去プロセスの開発

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17H01897
• Research Institution: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: 惣田 訓 立命館大学, 理工学部, 教授 (30322176)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 黒田 真史 大阪大学, 工学研究科, 助教 (20511786) ; 池 道彦 大阪大学, 工学研究科, 教授 (40222856) ; 井坂 和一 東洋大学, 理工学部, 准教授 (40543939)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: アナモックス / 従属栄養脱窒

Outline of Annual Research Achievements

下水処理施設では、窒素除去に生物学的硝化-脱窒プロセスを用いているが、硝化槽への多量の曝気エネルギーの供給や、脱窒槽への炭素源の添加といった問題点を抱えている。そこで嫌気性アンモニア酸化（Anaerobic　Ammonium　Oxidation：Anammox）反応を用いた新たな窒素除去プロセスの開発が進められている。
増殖が極めて遅いため、Anammox細菌を35℃付近で集積した既住研究が多いが、都市下水はむしろ低温であり、無加温で窒素が除去できるAnammoxプロセスの開発が望まれる。そこで本研究では、20℃付近で集積された後、冷蔵保存されたAnammox細菌1）を利用し、その低温型リアクターのリスタートアップを試みた。
熊本市の下水処理場と北海道の畜産廃水処理場の汚泥に由来する2つのAnammox汚泥を用いた。8ヶ月間、4℃で保存されたAnammox汚泥を新たな不織布担体に植種し、それぞれを充填した上向流式リアクター１、２を作成した。アンモニア態窒素と亜硝酸態窒素をそれぞれ20mg/L含む廃水の処理を20℃において開始した。水理学的滞留時間（hydraulic retention time: HRT）を45時間から10時間まで短縮し、アンモニア態窒素、亜硝酸態窒素、硝酸態窒素の濃度を測定しながらリアクターのリスタートアップ状況を管理した。
リアクター1では、緩やかながら、良好なリスタートアップに成功した。HRTを10時間に設定した73日以降後は、アンモニア態窒素：亜硝酸態窒素：硝酸態窒素の反応比は、Anammox反応の典値に近づいた。
リアクター２の窒素の除去率は、60日目までは良好に維持されていた。しかし、リタクター内の水が全量漏出する62日目のアクシデントから、亜硝酸態窒素の除去率が低下し、アンモニア態窒素の除去も不安定になった。その反応比も典型値とは遠い結果となった。92日からはHRTを20時間に戻したが、105日目時点でも、窒素除去率は回復しなかった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

リタクター内の水が全量漏出する62日目のアクシデントから、亜硝酸態窒素の除去率が低下し、アンモニア態窒素の除去も不安定になった。

Strategy for Future Research Activity

リタクターのアクシデント後、負荷を下げて処理能力の回復の傾向が見られている。