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Development of one-stage nitrogen removal and phosphorus recovery process

Research Project

Project/Area Number 20J21404
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 64020:Environmental load reduction and remediation-related
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

XUE YI  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2020-04-24 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywordsアナモックス / リン回収 / 粒状汚泥 / 脱窒 / 下水処理 / 生体石灰化 / 低炭素 / anammox / biomineralization / phosphorus recovery / granulation / HAP
Outline of Research at the Start

嫌気性アンモニア酸化菌の機能を利用して、省エネ・資源循環型廃水の処理プロセスの構築することを目的とする。研究背景に示した通り、窒素とリン濃度が高い排水処理には、低コスト・高効率的な同時に窒素除去とリン回収プロセスが求められている。本研究では、一槽式 Partial-Nitrification-Anammox-HAP (PNAH) について、運転条件の最適化、またプロセス全体の微生物群集挙動を解析し、新たな窒素除去とリン回収プロセスを構築することを目指し,効率的に行うための運転制御要因の解析,プロセスの運転安定性評価及び処理コストの低減化に注目し研究を行う。

Outline of Annual Research Achievements

汚水窒素化合物を除去する伝統的な生物脱窒法は常にエネルギーとコストを大量に消耗する一方、汚泥と温室効果ガスの排出量もかなり大きいであるため、現在の持続可能な開発という理念に反している。伝統的な脱窒や生物脱窒方法と比べると、アナモックスによる新技術は、曝気コストを現在の30%-40%に減少するのができて、汚泥の排出量と全有機炭素の需要量も50%-70%ほど軽減できるため、汚水生物脱窒法の重要な将来像だと考えられる。
今年は今までの研究を体系的にまとめて、検討した。多角度から産業応用におけるaの脱窒技術のあり方、応用モデルおよび技術メカニズムを分析、研究した上、総合的な論文一つを発表した。アナモックスに対する三年間の研究を経て、すでにデザインパラメーターを安定に運行させて、およびその顆粒化のメカニズムや、微生物と無機物の共生関係を釈明できた。実際の汚水排出不安定の問題に対して、当該技術は商業化できるか、あるいは大規模に応用できるかについてはまだ検討の余地があるため、今後はより多くの実際の汚水を導入して、パラメーターを改善し、技術設備の改善と顆粒化メカニズムを再検討する必要があると考えられる。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results)

  • [Journal Article] Anammox-based granulation cycle for sustainable granular sludge biotechnology from mechanisms to strategies: A critical review2023

    • Author(s)
      Xue Yi、Ma Haiyuan、Li Yu-You
    • Journal Title

      Water Research

      Volume: 228 Pages: 119353-119353

    • DOI

      10.1016/j.watres.2022.119353

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Journal Article] Insights into the carbon neutrality for the treatment process engineering of municipal wastewater by anaerobic membrane bioreactor integrated with partial nitritation-anammox: CO2 reduction and energy recovery2022

    • Author(s)
      Kong Zhe、Xue Yi、Zhang Yanlong、Hao Tianwei、Chen Hong、Sun Jianliang、Pan Yang、Li Dapeng、Li Yong、Huang Yong
    • Journal Title

      Journal of Water Process Engineering

      Volume: 49 Pages: 102996-102996

    • DOI

      10.1016/j.jwpe.2022.102996

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Journal Article] Carbon-neutral treatment of N, N-dimethylformamide-containing industrial wastewater by anaerobic membrane bioreactor (AnMBR): Bio-energy recovery and CO2 emission reduction2022

    • Author(s)
      Kong Zhe、Xue Yi、Hao Tianwei、Zhang Yanlong、Wu Jiang、Chen Hong、Song Liuying、Rong Chao、Li Dapeng、Pan Yang、Li Yong、Li Yu-You
    • Journal Title

      Bioresource Technology

      Volume: 358 Pages: 127396-127396

    • DOI

      10.1016/j.biortech.2022.127396

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Journal Article] Recent developments of anaerobic membrane bioreactors for municipal wastewater treatment and bioenergy recovery: Focusing on novel configurations and energy balance analysis2022

    • Author(s)
      (3)Yisong Hu, Xuli Cai, Yi Xue, Runda Du, Jiayuan Ji, Rong Chen, Daisuke Sano, Yu-You Li
    • Journal Title

      Journal of Cleaner Production

      Volume: 356 Pages: 131856-131856

    • DOI

      10.1016/j.jclepro.2022.131856

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Formation Mechanism of hydroxyapatite encapsulation in Anammox-HAP Coupled Granular Sludge2021

    • Author(s)
      Xue Yi、Ma Haiyuan、Kong Zhe、Li Yu-You
    • Journal Title

      Water Research

      Volume: 193 Pages: 116861-116861

    • DOI

      10.1016/j.watres.2021.116861

    • Related Report
      2021 Annual Research Report 2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] Microstructure and granulation cycle mechanisms of anammox-HAP coupled granule in the anammox EGSB reactor2021

    • Author(s)
      Yi Xue, Haiyuan Ma, Yisong Hu, Zhe Kong, Yu-You Li
    • Journal Title

      Water Research

      Volume: 210 Pages: 117968-117968

    • DOI

      10.1016/j.watres.2021.117968

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Efficient phosphorus recovery by enhanced hydroxyapatite formation in a high loading anammox expanded bed reactor at 15?°C2021

    • Author(s)
      Ma Haiyuan、Zhang Yuanfan、Xue Yi、Kubota Kengo、Li Yu-You
    • Journal Title

      Chemical Engineering Journal

      Volume: 425 Pages: 130636-130636

    • DOI

      10.1016/j.cej.2021.130636

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Journal Article] Bulking and floatation of the anammox-HAP granule caused by low phosphate concentration in the anammox reactor of expanded granular sludge bed (EGSB)2020

    • Author(s)
      Xue Yi、Ma Haiyuan、Kong Zhe、Guo Yan、Li Yu-You
    • Journal Title

      Bioresource Technology

      Volume: 310 Pages: 123421-123421

    • DOI

      10.1016/j.biortech.2020.123421

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed

URL: 

Published: 2020-07-07   Modified: 2024-03-26  

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