Novel nitrogen removal system by free nitrous acid for reduction of operation cost and excess sludge

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17F17052
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 細見 正明 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90132860)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): SONG KANG 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2017-04-26 – 2019-03-31
• Keywords: 生物学的窒素除去 / 遊離亜硝酸 / 汚泥減容化 / 細菌損傷 / 嫌気消化 / アンモニア酸化

Outline of Annual Research Achievements

遊離亜硝酸は生物学的窒素除去の初段の反応においてアンモニア酸化の最終生成物、亜硝酸イオンとの平衡反応により生成する。遊離亜硝酸は、省エネで窒素除去を達成するために必須な亜硝酸酸化細菌への阻害効果を発揮したり、細菌細胞の損傷を促進させ、汚泥減容化に寄与したりする特性を有し、排水処理施設内での利用が期待されている。平成29年度は、この遊離亜硝酸が細菌細胞の損傷に及ぼす影響と、亜硝酸酸化細菌への阻害効果に及ぼす影響の評価を行った。
従属栄養細菌をモデル細菌として、遊離亜硝酸濃度が細菌細胞の呼吸活性と細胞損傷に及ぼす影響を評価した。高感度に酸素濃度を追跡可能な呼吸活性測定システムを用いることにより、遊離亜硝酸濃度の上昇により細菌の呼吸活性が大幅に削減されることを明らかにした。細菌細胞の静菌効果はわずかなpHや亜硝酸イオン濃度の変化により得られることが示唆された。一方で、嫌気消化の促進に必要な細菌細胞の破砕のためには、静菌作用の遊離亜硝酸濃度よりも1-2オーダー高い遊離亜硝酸濃度が必要になることを明らかにした。
活性汚泥を用いた窒素除去バイオリアクターの運転を行い、活性汚泥を高い遊離亜硝酸濃度に曝露させて亜硝酸酸化を抑制し、効率的な窒素除去が行えるかを検証した。遊離亜硝酸による処理を導入する系、導入しない系の2つの半回分式リアクターシステムを構築して評価した。しかしながら、スタートアップに予想以上の時間を要したこと、亜硝酸酸化を担う細菌群の活性が予想を上回ったことから、亜硝酸酸化活性の安定した抑制が達成されなかった。溶存酸素濃度の再設定、もしくは間欠曝気運転等の条件設定が必要であることが示された。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。