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2023 年度 実績報告書

好気性脱窒反応を促進した下水処理場エアレーションタンク単槽での窒素除去技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20H02290
研究機関一関工業高等専門学校

研究代表者

荒木 信夫  一関工業高等専門学校, その他部局等, 校長 (30193072)

研究分担者 川上 周司  長岡工業高等専門学校, 環境都市工学科, 准教授 (00610461)
青木 仁孝  国立研究開発法人国立環境研究所, 地域環境保全領域, 研究員 (80775809)
押木 守  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (90540865)
渡利 高大  長岡技術科学大学, 工学研究科, 助教 (90800540)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード都市下水処理 / 窒素除去 / 脱窒素反応 / 好気性脱窒素細菌
研究実績の概要

昨年度実施した都市下水を処理する活性汚泥内に生息する好気性脱窒細菌のiSeqによる遺伝子解析からPseudomonas属、Paracoccsu属の細菌種を同定したが、これら好気性脱窒細菌が好気脱窒能を有しているかを15N同位体でラベルした硝酸塩を使ったトレーサー試験により確認した。結果、DOが残存する好気条件の環境下で硝酸はN2まで還元されており、またN20の発生はほとんどなかった。また好気性脱窒細菌の分離を試み、Acinetobacter属に属する株を複数種分離した。これら分離株を好気性脱窒に最適な培地で培養したところ、好気条件下で脱窒反応を確認した。これら結果から都市下水を処理する活性汚泥の中に生息する複数種の好気性脱窒細菌種を特定できた。
またこれまでの研究結果から、高いC/N比の条件下では再現よく好気性脱窒反応を確認できるが、低いC/N比の条件では好気性脱窒反応が進行しづらい傾向を掴んでいた。そこで、低いC/N比でも好気性脱窒反応を進行させるべく、嫌気的な脱窒反応で効果の見られている磁界を発生させた培養装置で好気性脱窒培養を試みた。結果、20mTの磁界を発生させた系において発生させなかった系よりもNH4の減少量が大きく、低いC/N比でも窒素除去が促進されている様子が見られた。また磁界を発生させた方がDOの消費が早くなり、有機物分解に伴う電子伝達系が活性化している可能性が示唆された。これは、好気脱窒反応で仮説とされている「電子の滞り」が発生している可能性があり、磁界が好気性脱窒にも何からし好影響を与える可能性を示すものであった。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] Collaborative metabolisms of urea and cyanate degradation in marine anammox bacterial culture2024

    • 著者名/発表者名
      Oshiki Mamoru、Morimoto Emi、Kobayashi Kanae、Satoh Hisashi、Okabe Satoshi
    • 雑誌名

      ISME Communications

      巻: 4 ページ: -

    • DOI

      10.1093/ismeco/ycad007

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 異なる溶存酸素条件が複合微生物系における好気性脱窒細菌群に与える影響2023

    • 著者名/発表者名
      上村 光輝, 川上 周司, 押木 守, 青木 仁孝, 土田 勝範, 渡利 高大, 荒木 信夫
    • 雑誌名

      土木学会論文集

      巻: 79 ページ: 23-25034

    • DOI

      10.2208/jscejj.23-25034

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Denitrification in low oxic environments increases the accumulation of nitrogen oxide intermediates and modulates the evolutionary potential of microbial populations2023

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Kohei、Oshiki Mamoru、Ruan Chujin、Morinaga Kana、Toyofuku Masanori、Nomura Nobuhiko、Johnson David R.
    • 雑誌名

      Environmental Microbiology Reports

      巻: 16 ページ: -

    • DOI

      10.1111/1758-2229.13221

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced sulfide removal by gas stripping in a novel reactor for anaerobic wastewater treatment2023

    • 著者名/発表者名
      Onodera Takashi、Takemura Yasuyuki、Aoki Masataka、Syutsubo Kazuaki
    • 雑誌名

      Water Science & Technology

      巻: 87 ページ: 2223~2232

    • DOI

      10.2166/wst.2023.120

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Isolation and physiological properties of methanogenic archaea that degrade tetramethylammonium hydroxide2023

    • 著者名/発表者名
      Iguchi Akinori、Takemura Yasuyuki、Danshita Tsuyoshi、Kurihara Takuya、Aoki Masataka、Hori Saori、Shigematsu Toru、Syutsubo Kazuaki
    • 雑誌名

      Applied Microbiology and Biotechnology

      巻: 107 ページ: 3047~3056

    • DOI

      10.1007/s00253-023-12488-2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantitative detection and reduction of potentially pathogenic bacterial groups of Aeromonas, Arcobacter, Klebsiella pneumoniae species complex, and Mycobacterium in wastewater treatment facilities2023

    • 著者名/発表者名
      Aoki Masataka、Takemura Yasuyuki、Kawakami Shuji、Yoochatchaval Wilasinee、Tran P. Thao、Tomioka Noriko、Ebie Yoshitaka、Syutsubo Kazuaki
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 18 ページ: e0291742

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0291742

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification and cultivation of anaerobic bacterial scavengers of dead cells2023

    • 著者名/発表者名
      Hirakata Yuga、Mei Ran、Morinaga Kana、Katayama Taiki、Tamaki Hideyuki、Meng Xian-ying、Watari Takahiro、Yamaguchi Takashi、Hatamoto Masashi、Nobu Masaru K
    • 雑誌名

      The ISME Journal

      巻: 17 ページ: 2279~2289

    • DOI

      10.1038/s41396-023-01538-2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sewage-derived substances and dead microbial cells cause gel biofilm formation in membrane bioreactors treating real sewage2023

    • 著者名/発表者名
      Miwa Toru、Takimoto Yuya、Tokuda Yujiro、Watari Takahiro、Yamaguchi Takashi、Hatamoto Masashi
    • 雑誌名

      Chemical Engineering Journal

      巻: 472 ページ: 144882~144882

    • DOI

      10.1016/j.cej.2023.144882

    • 査読あり
  • [学会発表] 活性汚泥に生息する従属栄養硝化-好気性脱窒細菌の特定2024

    • 著者名/発表者名
      上村光輝 , 山本和佳奈 , 川上周司 , 渡利高大 , 押木守 , 青木仁孝 , 荒木信夫
    • 学会等名
      第58回日本水環境学会年会講演集
  • [学会発表] 多重染色 FISH 法を用いた Comammox 細菌の視覚的検出2024

    • 著者名/発表者名
      山田灯乃助 , 川上周司 , 渡利高大 , 松浦哲久
    • 学会等名
      第58回日本水環境学会年会講演集
  • [学会発表] 光エネルギーで駆動する生物光化学的NH4+再生システムの開発2024

    • 著者名/発表者名
      進藤 琉司 , 押木 守 , 岡部 聡
    • 学会等名
      第58回日本水環境学会年会
  • [学会発表] Anammox細菌による亜硝酸酸化反応の窒素バックフラックス2024

    • 著者名/発表者名
      河崎 聖也 , 押木 守 , 岡部 聡
    • 学会等名
      第58回日本水環境学会年会
  • [学会発表] Potential evaluation of autotrophic denitrification in sediment bio-electrochemical systems2023

    • 著者名/発表者名
      Thao Tran P , Yasuyuki Takemura , Masataka Aoki , Noriko Tomioka , Kazuaki Syutsubo
    • 学会等名
      2023 Asia-Pacific International Society of Microbial Electrochemistry and Technology (AP-ISMET) Conference
  • [学会発表] DHSリアクターによるComammox細菌の集積培養の試み2023

    • 著者名/発表者名
      佐藤友紀 , 渡利高大 , 幡本将史 , 山口隆司
    • 学会等名
      第58回日本水環境学会年会
  • [学会発表] 嫌気共生細菌を優占的に保持可能な微生物担体における含有導電性材料が微生物群集に与える影響2023

    • 著者名/発表者名
      根津拓福 , 幡本将史 , 渡利高大 , 山口隆司
    • 学会等名
      第58回日本水環境学会年会

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公開日: 2024-12-25  

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