成果報告書詳細
管理番号20130000000014
タイトル平成23年度成果報告書 平成23年度採択産業技術研究助成事業11B13001d 窒素除去・温室効果ガス発生削減に寄与する細菌群の選択培養技術をコアとする低コスト・省エネ型排水処理プロセスの構築 平成23年度中間
公開日2013/3/20
報告書年度2011 - 2011
委託先名国立大学法人東京農工大学 寺田 昭彦
プロジェクト番号P00041
部署名技術開発推進部
和文要約 有機物を含有する排水による増殖速度の高いAOBであるNitrosomonas属集積技術の試みと亜硝酸化を目指した。完全混合型リアクターを4系作製し、全有機炭素・窒素濃度400 mg-C/L、100 mg-N/Lの人工排水を水理学的・汚泥滞留時間をともに5日に設定して連続的に供給を行った。異なる酸素分圧(1%、2%、4%、21%)で空気を供給し、酸素分圧の違いが部分アンモニア酸化(亜硝酸化)およびN2Oの放出量に及ぼす影響を評価した。この結果、溶存酸素が極限に低い酸素分圧1%、2%の系においても十分なアンモニア除去と安定した亜硝酸化を起こせることが示唆された。また、懸念されたN2Oの放出量も酸素分圧21%と大きな違いは見られず、省エネ型アンモニア除去を達成できることが確認された。分子生物学的手法を用いることで、低溶存酸素濃度で優占するAOB種が好塩性・耐塩性のNitrosomonas属に帰属することを明らかにした。
 次に、亜硝酸化の窒素除去工程において、N2O放出起源の解明と優占されたAOB種のN2O放出量の評価を行った。安定同位体15Nを駆使することにより、アンモニア酸化の中間生成物であるヒドロキシルアミンおよび亜硝酸の1分子ずつがN2O生成に寄与していることを世界に先駆けて明らかにすることができた。また、N2Oの生成量は好塩性・耐塩性Nitrosomonas属の種レベルで大きく変わり、Nitrosomonas eutrophaが高性能アンモニア除去および低N2O排出の有用種であり、AOB種を制御することで最大で5倍のN2O削減効果があることを明らかにした。
英文要約 The methodology to enrich halophilic/halotolerant Nitrosomonas groups, ammonia-oxidizing bacteria (AOB), for organic carbon-containing wastewater was developed. Four lab-scale completely-mixed bioreactors with different oxygen partial pressures of 1%, 2%, 4% and 21%, were operated for the wastewater treatment. The effect of oxygen partial pressure on efficiency of partial ammonia oxidation (nitritation) and nitrous oxide (N2O) emission was investigated. The result indicates that sufficient ammonia removal and nitritation was successfully achieved even at extremely low oxygen concentrations (oxygen partial pressure of 1% and 2%). In addition, the amounts of N2O production from the bioreactors at oxygen partial pressures of 1% and 4% was at the same level with that of 21%, concluding that minimizing oxygen supply can be feasible. Molecular analysis revealed that predominant AOB speacies is affiliated with halophilic/halotolerant Nitrosomonas group.
N2O production mechanism and potential by AOB enriched in a nitrifying bioreactor towards nitritation was investigated. 15N stable isotope analysis revealed, for the first time, confrontation of hydroxylamine, the intermediate of ammonia oxidation to nitrite, with nitrite is a primary N2O production pathway. Furthermore, the amount of N2O from a nitrifying bioreactor significantly differed depending on AOB species. A halophilic/halotolerant AOB, N. eutropha, was successfully enriched and the amount of N2O production by this AOB was reduced by at maximum a five-fold compared to other halophilic/halotolerant AOB.
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