閉じ込められた嫌気性アンモニウム酸化細菌の環境要因と微生物群集構造解析

[Environmental Factors Influence and Microbial Community Structure Analysis of Entrapped Anaerobic Ammonium Oxidizing Bacteria].

• Xiao-Tong Wang
• Hong Yang
• Yang Su
• Xu-Yan Liu

抄録

アナモックス菌懸濁培養の開始が遅い、損失が出やすい、活性が阻害されやすいという問題点を解決するため、アナモックス固定化フィラーの調製にはポリビニルアルコール-ポリプロピレン（PVA-PP）を使用した。アナモックス菌の活性を向上させ、反応系の安定運転を確保するために、固定化充填材の窒素除去特性に及ぼすCOD干渉、pH値の変化、回転速度の影響をバッチ試験で検討した。また、充填材中の細菌の構造や多様性の変化を、ハイスループットシーケンシング技術を用いて解析した。その結果、アナモックス菌の活性は30日目には100%まで回復し、99日目の段階で全窒素体積負荷量(NLR)が0.69kg-(m-d)の場合、全窒素除去率は87.7%であった。140日の長期運転後、全窒素除去率(NLR)は1.83kg-(m-d)に達し、固定化前の浮遊汚泥の9.4倍に達した。また、包接担体中では集団の多様性が維持され、嫌気性アンモニア酸化を行う(AF375995.1)の有効濃縮度は11.06%から32.55%に上昇した。その結果、CODの干渉やアナモックス菌のpH値の変化による影響は著しく弱まり、PVA-PP巻込み担体はアナモックス菌による窒素の除去と脱窒のカップリングを達成することができた。また、固定化系では、適切な外乱水理撹乱がアナモックス反応を促進することが示唆された。

To solve the problems of a slow start, easy loss, and easily inhibited activity of the Anammox bacteria suspension culture, polyvinyl alcohol-polypropylene (PVA-PP) was used to prepare the Anammox immobilized filler. To improve the activity of Anammox bacteria and ensure stable operation of the reaction system, the effects of COD interference, change in pH value, and rotating speed on the nitrogen removal characteristics of the immobilized filler were determined in batch tests. Changes in the structure and diversity of the bacteria in the filler were analyzed by a high-throughput sequencing technique. The results showed that the activity of Anammox bacteria could recover to 100% on the 30th day, and the total nitrogen removal rate was 87.7% when the total nitrogen volume load (NLR) was 0.69 kg·(m·d) at the stage of 99 days. After 140 days of long-term operation, the total nitrogen removal rate (NRR) reached 1.83 kg·(m·d), which was 9.4 times the suspended sludge before immobilization. The diversity of the population was maintained in the inclusion carrier, and the effective enrichment of (AF375995.1), which performs anaerobic ammonia-oxidization, increased from 11.06% to 32.55%. The influence of COD interference and changes in the pH value of Anammox bacteria was significantly weakened, and the PVA-PP entrapped carrier could achieve the coupling removal of nitrogen by Anammox and denitrification. Appropriate external hydraulic disturbance would promote the Anammox reaction in immobilized systems.