アナモックス・コンソーシアムにおけるFe (III) ストレス緩和におけるバイオ炭の多次元メカニズム

Luomiao Ji¹, Xiaonong Zhang¹, Xingxing Zhang²

¹National and Local Joint Engineering Laboratory of Municipal Sewage Resource Utilization Technology, Jiangsu Collaborative Innovation Center of Technology and Material of Water Treatment, School of Environmental Science and Engineering, Suzhou University of Science and Technology, Suzhou, 215009, PR China.

Environmental research

|August 30, 2025

まとめ

バイオカルは,吸附,還元,微生物保護を通じて,無酸素アンモニア酸化 (anammox) システムにおける高鉄の毒性を軽減する. これは窒素除去の効率を高め,重要なバクテリアを保護し,排水処理のための解決策を提供します.

科学分野:

環境微生物学
環境化学
バイオテクノロジー

背景:

高濃度の鉄は,無酸素アンモニアム酸化 (アナモックス) プロセスを阻害し,排水処理での使用を制限する.
鉄の毒性を軽減するための効果的な戦略の開発は,窒素除去技術の最適化に不可欠です.

研究の目的:

アナモックスシステムにおけるFe (III) ストレスを軽減する生物炭のメカニズムを調査する.
Fe (III) の高い条件下での窒素除去効率,微生物コミュニティ,および鉄の種化に対するバイオ炭の影響を評価する.

主な方法:

異なるFe (III) 濃度 (0-100 mg/L) を有するバッチ反応システムは,バイオカルと無しに確立された.
窒素除去効率,細胞外ポリマー物質 (EPS) の特性,鉱物相分析,微生物コミュニティ構造を分析した.
バイオカーンのレドックス活性機能群と鉄の変換におけるその役割が検討された.

主要な成果:

バイオカーンはFe (III) の毒性を著しく軽減し,高い窒素除去効率を維持した (50 mg/L Fe (III) で84.7 ±1.40%).
バイオカルは,EPSの分泌を促進し,保護バリアを形成し,有毒なFe (III) をより有毒なFe (II) 種 (Fe3O4/FeO (OH)) に変換することを促進しました.
バイオカルで選択的に保護されたCandidatus Brocadiaと,窒素依存のFe (II) 酸化バクテリアを強化し,窒素変換を促進する.

結論:

バイオカルは,物理的吸収,化学的還元,および生物学的シェルターを通じて,アナモックスシステムにおけるFe (III) 耐性を効果的に高めます.
この研究は,重金属廃棄水の処理に不可欠な,EPS,鉄の形態学,微生物の反応を調節するバイオ炭の役割についての洞察を提供します.
この発見は,困難な産業用廃水シナリオにおける低炭素窒素除去の最適化のためのバイオカルの使用を支持する.

キーワード:

アナモックスバイオチャール Fe (III) ストレス緩和メカニズム排水処理について

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