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嫌気性膜分離とアナモックスによる革新的な省エネ・創エネ下水処理システムの開発

Research Project

Project/Area Number 19J12023
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 22060:Environmental systems for civil engineering-related
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

紀 佳淵  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2019-04-25 – 2021-03-31
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
KeywordsAnMBR / 下水処理 / 嫌気性膜分離法 / バイオガス / メタン発酵 / アナモックス
Outline of Research at the Start

本研究は嫌気性膜分離法(AnMBR)と一槽型アナモックス(Anammox)を組合せて、新しい下水処理プロセス(AnMBR-Anammox)を創成できると考えて、水質浄化効果を向上されることとAnMBRによりメタン回収と汚泥削減を実現すること及び同時に一槽型Anammoxによる省エネルギー低炭素型脱窒を実現することである。
この革新的な下水処理システムとして、水質浄化効果向上、エネルギー回収、運転コスト低減において持続可能な社会を創ることに大きな貢献が目指す。

Outline of Annual Research Achievements

AnMBRに水質浄化効果、バイオガス回収など結果より、プロセスの制御条件とシステムの最適化をさらに検討した。その上、分析用コンピューターによりAnMBRの膜間圧力差データの連続収集結果をまとめて、実験装置システムについて総合的な評価を行うことができた。低温環境におけるAnMBRを用いた実下水の処理効果を検討することと効果改善の制御方法を探すことも計画の通りで進めて、長HRT条件より反応槽の低温運転が可能になることが分かった。また、汚泥濃度、バイオガス循環用ブロワーを制御して、サステナビリティ膜ろ過プロセスの実現も示唆した。
また、研究室で培養したアナモックス細菌を利用し、AnMBR実験装置と組合せて下水処理システムを構成することができ、新たなシステムの連続運転を達成させた。低濃度排水に対するアナモックス反応槽の運転状況により、窒素除去は可能だが、プロセスの安定運転と高い窒素除去率を得られることがチャレンジである。そのため、間欠曝気、溶存酸素などをコントロールしてからAnMBRの処理水にアナモックス法よる処理効果と制御方法を明らかにした。
成果発表:成果の一部は国際会議の第8回International Symposium on Water Environment Systemsにて「Performance of an AnMBR treating real sewage at low temperature」を題目として、低温運転の処理水質効果、バイオガス生成量及びHRTやガスのリサイクル量などの運転条件に関する内容を発表した。また、本研究に関連している他の研究に関する情報収集と意見交換を行った;国際会議連名として発表、日本国内の学会(水環境学会・土木学会)の発表でも数回(連名含む)行った。そして、研究成果を整理して、学術雑誌に五篇の論文(共著含む)を発表した。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Journal Article] Sludge yield and degradation of suspended solids by a large pilot-scale anaerobic membrane bioreactor for the treatment of real municipal wastewater at 25 °C2021

    • Author(s)
      Zhe Kong, Jiang Wu, Chao Rong, Tianjie Wang, Lu Li, Zibin Luo, Jiayuan Jia, Taira Hanaoka, Shinichi Sakemi, Masami Ito, Shigeki Kobayashi, Masumi Kobayashi, Yu Qin, Yu-You Li
    • Journal Title

      Science of the Total Environment

      Volume: 759 Pages: 143526-143526

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2020.143526

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Large pilot-scale submerged anaerobic membrane bioreactor for the treatment of municipal wastewater and biogas production at 25 °C2021

    • Author(s)
      Zhe Kong, Jiang Wu, Chao Rong, Tianjie Wang, Lu Li, Zibin Luo, Jiayuan Jia, Taira Hanaoka, Shinichi Sakemi, Masami Ito, Shigeki Kobayashi, Masumi Kobayashi, Yu Qin, Yu-You Li
    • Journal Title

      Bioresource Technology

      Volume: 319 Pages: 124123-124123

    • DOI

      10.1016/j.biortech.2020.124123

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 嫌気性MBRを用いた実下水処理に及ぼす温度の影響2021

    • Author(s)
      五十棲直子, 紀佳淵, 李玉友
    • Journal Title

      土木学会論文集G(環境)

      Volume: -

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Application of two anaerobic membrane bioreactors with different pore size membranes for municipal wastewater treatment2020

    • Author(s)
      Ji Jiayuan、Sakuma Satoshi、Ni Jialing、Chen Yujie、Hu Yisong、Ohtsu Akito、Chen Rong、Cheng Hui、Qin Yu、Hojo Toshimasa、Kubota Kengo、Li Yu-You
    • Journal Title

      Science of The Total Environment

      Volume: 745 Pages: 140903-140903

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2020.140903

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A review of anaerobic membrane bioreactors for municipal wastewater treatment with a focus on multicomponent biogas and membrane fouling control2020

    • Author(s)
      Hu Yisong、Cheng Hui、Ji Jiayuan、Li Yu-You
    • Journal Title

      Environmental Science: Water Research & Technology

      Volume: 6 Issue: 10 Pages: 2641-2663

    • DOI

      10.1039/d0ew00528b

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Successful operation performance and syntrophic micro-granule in partial nitritation and anammox reactor treating low-strength ammonia wastewater2019

    • Author(s)
      Chen Rong、Ji Jiayuan、Chen Yujie、Takemura Yasuyuki、Liu Yuan、Kubota Kengo、Ma Haiyuan、Li Yu-You
    • Journal Title

      Water Research

      Volume: 155 Pages: 288-299

    • DOI

      10.1016/j.watres.2019.02.041

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Using Partial Nitrification and Anammox To Remove Nitrogen from Low-Strength Wastewater by Co-immobilizing Biofilm inside a Moving Bed Bioreactor2019

    • Author(s)
      Chen Rong、Takemura Yasuyuki、Liu Yuan、Ji Jiayuan、Sakuma Satoshi、Kubota Kengo、Ma Haiyuan、Li Yu-You
    • Journal Title

      ACS Sustainable Chemistry & Engineering

      Volume: 7 Issue: 1 Pages: 1353-1361

    • DOI

      10.1021/acssuschemeng.8b05055

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] An aerobic membrane bioreactor:research and application2019

    • Author(s)
      CHENG Hui, JI Jiayuan, LI Yu-You
    • Journal Title

      Biotechnology & Business

      Volume: 2 Pages: 15-27

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] PERFORMANCE EVALUATION AND INFULENCE OF HRT ON SEWAGE TREATMENT BY ANAEROBIC MEMBRANE BIOREACTER2019

    • Author(s)
      OHTSU Akito、JI Jiayuan、HOJO Toshimasa、LI Yu-You
    • Journal Title

      Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. G (Environmental Research)

      Volume: 75 Issue: 7 Pages: III_351-III_357

    • DOI

      10.2208/jscejer.75.7_III_351

    • NAID

      130007814627

    • ISSN
      2185-6648
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Performance of an AnMBR treating real sewage at low temperature2020

    • Author(s)
      Jiayuan Ji, Runda Du, Yujie Chen, Yu-You Li
    • Organizer
      The 8th International Symposium on Water Environment Systems
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Treatment of Municipal Wastewater by Anaerobic Membrane Bio-reactor: Process Performance and Mass Balance2020

    • Author(s)
      Runda Du, Yisong Hu, Jiayuan Ji, Yu-You Li
    • Organizer
      The 8th International Symposium on Water Environment Systems
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 塩化鉄による嫌気性MBR膜ファウリングの軽減とメカニズムに関する研究2020

    • Author(s)
      杜 潤達, 紀 佳淵, 胡 以松, 李 玉友
    • Organizer
      第7回日本水環境学会東北支部・第12回廃棄物資源循環学会東北支部合同研究発表会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 嫌気性MBRを用いた実下水処理のシステム性能評価2020

    • Author(s)
      大津秋人, 紀 佳淵, 五十棲直子, 李 玉友
    • Organizer
      第54回水環境学会年会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 実下水の嫌気性MBR処理における塩化鉄の膜ファウリング軽減効果2020

    • Author(s)
      杜 潤達, 紀 佳淵, 胡 以松, 李 玉友
    • Organizer
      第54回水環境学会年会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Performance of a mini pilot plant of AnMBR treating real municipal sewage2019

    • Author(s)
      Jiayuan Ji, Satoshi Sakuma, Akito Ohtsu, Yujie Chen, Toshimasa Hojo, Yu-You Li
    • Organizer
      16th IWA World Conference on Anaerobic Digestion
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 嫌気性中空糸MBRによる実下水処理の膜ろ過性能2019

    • Author(s)
      大津秋人, 紀佳淵, 五十棲直子, 李玉友
    • Organizer
      第53回水環境学会年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 連続流式一槽式アナモックスプロセスによる常温低濃度アンモニア排水の処理2019

    • Author(s)
      陳玉潔, 陳栄, 紀佳淵, 竹村康幸, 久保田健吾, 李玉友
    • Organizer
      第53回水環境学会年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Impact of HRT on the performance of AnMBR treating municipal sewage2019

    • Author(s)
      Runda Du, Jiayuan Ji, Yujie Chen, Yu-You Li
    • Organizer
      The 7th International Symposium on Water Environment Systems
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2019-05-29   Modified: 2024-03-26  

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