2021 Fiscal Year Research-status Report
微細藻類-硝化菌固定化遮光ゲルによる窒素含有排水の低コスト処理：メキシコを例に
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20KK0249
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| Research Institution | Soka University |
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Principal Investigator |
井田 旬一 創価大学, 理工学部, 教授 (20409783)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小山 光彦 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 助教 (50794038)
中國 正寿 香川大学, 農学部, 博士研究員 (90822643)
秋月 真一 創価大学, プランクトン工学研究所, 講師 (60772340)
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| Project Period (FY) |
2020-10-27 – 2024-03-31
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| Keywords | 微細藻類-硝化菌固定化遮光ゲル共存系構築 / 窒素含有排水処理 / 遮光ゲル / 途上国での水処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では、メキシコをフィールドに、「微細藻類-硝化菌固定化遮光ゲル」共存系による高アンモニア含有排水の低コスト処理の実現を目的としている。初年度となる昨年度は、新型コロナウイルスの影響によりメキシコ渡航の目処が立たず、今年度行う予定であった「遮光ゲルの問題点抽出と改善」の項目と入れ替えて実施した。そこで、今年度は初年度に実施予定であった「メキシコ現地環境からの高アンモニア耐性の微細藻類種、及び、硝化活性の高いバクテリア群を探索・選定」と、「屋内での短期の水処理実験」を実施した。まず前者については、藻類においては目標であった「アンモニア濃度 500 mg-N L-1以上で、比増殖速度 0.7 day-1以上」との条件を満たす種を選定することができた。一方、硝化菌については目標である「硝化速度 2.5 mg-N g-SS h-1以上」を満たせてはいないものの、光照射下で十分に高い硝化性能を持つ（硝化速度 2.0 mg-N g-SS h-1）硝化菌を選定することができた。
また、後者の実験については、本プロジェクトで提案している微細藻類-硝化菌固定化遮光ゲル共存系について、高濃度窒素を含有する実排水であるメタン発酵消化液（アンモニア濃度：約1200 mg L-1）を用いて強光下で硝化性能評価を行った。消化液は、純水を用いて20 倍、10倍、2倍希釈、および無希釈の4条件を調整し、実験に用いた。初期DO濃度は0 mg L-1となるよう実験開始前に窒素ガスを5分間曝気した。温度25±2℃、光強度1000 μmol photons m-2 s-1とし、比較のため、固定化および遮光化を行っていない「分散状硝化菌」を用いた微細藻類-硝化菌共存系についても同様の試験を行った。その結果、遮光ゲル担体において、分散状条件と比較して、約2-4倍という非常に高い硝化率を示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナウイルスの影響で初年度に実施ができなかったテーマである、「日本人研究者がメキシコに赴き、現地環境から高アンモニア体制の微細藻類種、及び、硝化活性の高いバクテリア群を探索・選定する」を今年度実施することができた。また、日本において、提案プロセスである「微細藻類-硝化菌固定化遮光ゲル共存系」について、高濃度窒素を含有する実排水であるメタン発酵消化液（アンモニア濃度：約1200 mg L-1）を用いて強光下で硝化性能評価を実施することができた。しかし、引き続き新型コロナウイルスの影響で、日本人研究者が現地で長期の実験を実施することが困難であったことから、当初の計画からはプロジェクト全体の実施状況はやや遅れている状況である。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初計画では昨年度メキシコで実施する予定となっていた、「屋外」でのバッチプロセスによる、「微細藻類-硝化菌固定化遮光ゲル」共存系を用いた高アンモニア含有排水処理実験を今年度実施し、実環境下でのプロセスの問題点の洗い出しを行う予定である。また、日本においても「屋内」での「連続処理」実験を行うことで、長期連続実験のノウハウを確立する。その後、両者の知見を統合することで、現場環境に適したリアクターの設計や、リアクター設置場所の選定などを行い、現地メキシコにおける、「屋外での連続処理」実験の準備を整える。
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| Causes of Carryover |
申請時の計画では、初年度に日本人研究者がメキシコに赴き、現地環境から高アンモニア耐性の微細藻類種(または群)、及び、硝化活性の高いバクテリア群を探索・選定する予定であった。しかし、新型コロナウイルスの影響で実施ができなかった。今年度、年末にようやく３週間弱の短期での渡航が実現し、この初年度実施予定であった研究テーマをようやく実施ができた。しかし、申請時に今年度実施を予定していた、「提案プロセスを用いた現地屋外でのバッチでの水処理試験」などは実施がずれ込み、次年度実施となった。そのため、次年度使用額が発生した。
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