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高速起動型ANAMMOXの運転戦略とバイオフィルターのフローラ特性
[Fast Start-Up ANAMMOX Operation Strategy and Flora Characteristics of a Biofilter].
PMID: 32608908 DOI: 10.13227/j.hjkx.201912112.
抄録
室温での嫌気性アンモニア酸化（ANAMMOX）反応の迅速な起動と汚泥の造粒を実現するために、少量のANAMMOX汚泥をアップフロー型バイオフィルター反応器に接種し、段階可変負荷・短縮水力滞留時間（HRT）運転戦略によりANAMMOXを起動させた。反応を評価し、バイオフィルターの窒素除去特性を評価した。その結果、バイオフィルターは中温(25-29℃)環境下で22日間、ANAMMOX反応を開始した。97日培養後、全窒素体積除去率(NRR)は5.64kg-(m-d)に達し、全窒素(TN)除去率は80%に近く、粒状汚泥の平均粒径は4.5mmであった。バイオフィルターは、下から上に向かって硝化細菌-従属栄養細菌、嫌気性アンモニウム酸化細菌（AAOB）、AAOB-従属栄養細菌の層状構造を形成していることが、ハイスループットシークエンス解析により明らかになった。様々な微生物叢が相乗的に脱窒を行い、AAOBにとって低溶存酸素（DO）安定環境を形成し、支配的な集団（AF375995.1）が濃縮された。また、経路に沿った汚染物質の除去過程及び経路に沿った汚泥の特性を解析した結果、反応域の汚泥は良好なANAMMOX活性を有することが確認された。ANAMMOXバイオフィルター反応器は、細菌量を効果的に維持し、反応条件を安定化させることで、ANAMMOX反応の迅速な立ち上げ、汚泥の造粒、効率的な運転を実現しています。
To achieve the rapid start-up of anaerobic ammonia oxidation (ANAMMOX) reaction at room temperature and sludge granulation, a small amount of ANAMMOX sludge was inoculated by an upflow biological filter reactor, and ANAMMOX was started by stage variable load and shortening hydraulic residence time (HRT) operation strategy. The reaction was evaluated, and the nitrogen removal characteristics of the biofilter were evaluated. The results showed that the biofilter started the ANAMMOX reaction in a medium-temperature (25-29℃) environment for 22 days. After 97 days of culture, the total nitrogen volume removal rate (NRR) reached 5.64 kg·(m·d), the total nitrogen (TN) removal rate was close to 80%, and the average particle size of the granular sludge was 4.5 mm. High-throughput sequencing analysis showed that the biofilter formed a layered structure of nitrifying bacteria-heterotrophic bacteria, anaerobic ammonium oxidation bacteria (AAOB), and AAOB-heterotrophic bacteria from bottom to top. The various microflora synergistically denitrified, creating a low dissolved oxygen (DO) stable environment for AAOB, and the dominant population (AF375995.1) was enriched. In addition, the removal process of pollutants along the path and the characteristics of sludge along the process were analyzed, and it was verified that the sludge in the reaction zone had good ANAMMOX activity. An ANAMMOX-biofilter reactor achieves rapid start-up of the ANAMMOX reaction, sludge granulation, and efficient operation by effectively maintaining the amount of bacteria and stabilizing the reaction conditions.