2014 Fiscal Year Annual Research Report
単槽式メンブレンバイオリアクタによる部分亜硝酸化-Anammox窒素除去法の確立
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26289183
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
川越 保徳 熊本大学, 自然科学研究科, 教授 (00291211)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森村 茂 熊本大学, 自然科学研究科, 准教授 (20230146)
惣田 訓 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30322176)
濱 武英 熊本大学, 自然科学研究科, 准教授 (30512008)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 環境保全 / Anammox / 部分亜硝酸化 / 一槽型窒素除去 / 微生物学的水処理技術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の初年度であるH26年度は，主として部分亜硝酸化プロセスの確立とその維持に関する研究と，それを踏まえての一槽型部分亜硝酸化-Anammox反応プロセスの確立とその維持に関して反応槽の運転条件の影響を検討した。運転条件（影響因子）については，本研究に関連する我々の知見と先行研究事例を参考に，pH，温度，ばっ気（酸素供給），を主たる運転条件とし，それらの及ぼす影響を調べた。
また，これらの検討を実施するにあたっては，二つの方法を検討した。一つは，部分亜硝酸化プロセス構築の際に必要となるアンモニア酸化細菌群（実際には活性汚泥）を反応槽に植種して条件検討を行い，部分亜硝酸化が確立した後にAnammox細菌群を植種することで一槽型プロセスの構築を図るものである。もう一つは，水処理反応槽（実際には，実験室で維持する好気性汚泥）のバイオマスを反応槽に植種して部分亜硝酸化反応の最適化を図った上でばっ気量を減らし，可能な限り低い溶存酸素条件下を維持することで，Anammox反応の自発的発生を目指すものである。
本年の成果としては，前者の方法による一槽型部分亜硝酸化-Anammox反応プロセスを確立することができ，2か月以上連続しての窒素除去能の安定維持が可能であることが確認できたことある。また，後者の方法についても，部分亜硝酸化からの自発的なAnammox反応の発現が認められているところであり，今後，窒素除去能のモニタリングと細菌叢解析等の分析を進めながら，一槽型プロセスの開発を進める予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
H26年度の研究実施計画は，上記の研究実績概要でも述べたように，MBRによる部分亜硝酸化法の確立と，一槽型部分亜硝酸化-Anammox法の確立であり，その両方を達成した。また，これら検討の中で，温度やpHなど，プロセス確立のための主たる反応槽運転条件と各態窒素挙動との関係や窒素除去能に与える影響を明らかにできたことから，上記の達成度と評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度（平成26年度）の検討に引き続き，部分亜硝酸化-Anammox法の安定維持と窒素除去能の向上を目指すとともに特に，以下の研究を重点的に実施する。
・部分亜硝酸化と部分亜硝酸化-Anammox法における共生培養系の細菌叢解析
Anammox細菌（AnaMmox Bacteria:AMB)の単離および純粋培養は，世界的にも成功例が無く，これまでに報告されているAMBの培養系はすべて混合培養系である。また，部分亜硝酸化-Anammox法では，部分亜硝酸化を担うアンモニア酸化細菌（Ammonium Oxidizing Bacteria:AOB）やAMBをはじめ，共生・共存細菌の確立が前提となる。したがって本研究では，AOBやAMBを含め，共生・共存細菌間の関係に関する理解がきわめて重要である。一方，培養が困難な細菌や複雑な共生培養系を構成する細菌群の同定や量的・空間的情報の解析には遺伝子解析手法が有効なツールとなる。
そこで本年度は，遺伝子増幅と電気泳動法を組み合わせることで効率的に細菌群を分別し，個々の細菌を同定できるPCR-DGGE法，AOBやAMBなどの特定の細菌の量的情報を得るのに有用な定量PCR法やFISH法を適用することで，MBR反応槽内の細菌叢を解析し，部分亜硝酸化-Anammox法の条件，ならびに窒素除去特性との関係を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
研究実績の概要および現在までの達成度の欄に記したように，今年度は，メンブレンバイオリアクタ（MBR）での一槽型部分亜硝酸化-Anammox法の基礎確立をめざして二つの方法を実施し，それらの確立に成功したが，一方で，コストが高い細菌叢解析用の器具・試薬類や，部分亜硝酸化の基礎検討に要するリアクタの準備にかかる費用が生じず，これらに要する研究費を執行しなかったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
H27年度の研究計画では，細菌叢解析を主軸におくこと，および一機以上のリアクタを新たに準備することから，これらに係る費用を執行する予定である。また，研究計画書に記載した溶存酸素計などの機器類についても，H27年度は必要となるため，これら機器の購入に充当する予定である。
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