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微生物が作る化合物のポリヒドロキシアルカン酸(PHA)は、環境中で分解作用を受けるプラスチック素材として、またバイオガス生産基質として利用できる。PHAの生産は、PHA生産能力の高い細菌を特殊な環境で培養することで達成されているが、専用設備の建設等による生産コストの増加が課題である。PHA生産を排水処理などと同時に達成できれば導入コストの大幅な低減につながるが、それを達成する具体的な方法は提案されていない。本研究は、下水処理とPHA生産を同時達成する新たな技術を開発することを目指し、その実現のために水素ガス添加脱窒処理装置内で発生した脱窒反応と高濃度PHA蓄積のメカニズムやその制御方法を調べることを目的とした。具体的には、①脱窒とPHA蓄積の関係性や同時最大化の最適条件の探索、②既存処理への適用可能性の検証、③脱窒とPHA蓄積に関連する微生物の特定とPHA蓄積メカニズムの解明、を課題として定め、小型の排水処理装置を用いた模擬排水処理実験の中で実施した。
2023年度は同時最大化の最適条件や既存処理への適用可能性について調べた。装置内部のPHA蓄積量は汚泥への窒素負荷が低下した際に増強されており、PHA蓄積のメカニズムは汚泥への窒素律速が主たる要因であると考えられた。脱窒処理装置にとって低窒素負荷下の運転は良好な窒素除去性を示すための好条件であり、脱窒とPHA蓄積を同時達成するための有効な制御因子を見出すことができた。また、脱窒とPHA蓄積と共にリン除去も確認されており、下水処理への導入は脱窒・脱リン・PHA生産の同時達成につながることが期待され、設備の浄化能力の抜本的な向上につながる貴重な知見を得た。
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