遮光ゲル担体を用いた微細藻類-硝化菌共存系による新規窒素除去プロセスの開発
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21J14564
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 64020:Environmental load reduction and remediation-related
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| Research Institution | Soka University |
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Principal Investigator |
西 健斗 創価大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | 微細藻類 / 硝化菌 / 光阻害 / 窒素除去 / 硝化反応 / 微生物固定化 / 省エネルギー / 光阻害緩和 / 遮光 |
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| Outline of Research at the Start |
微細藻類-硝化菌共存系の窒素含有廃水処理は、微細藻類による光合成由来の酸素供給が可能なため、光照射のみで硝化可能な一方、太陽光レベルの光強度では硝化菌が光阻害を引き起こす。そこで、硝化菌のみを固定化＋遮光化した「遮光ゲル担体」を開発し、これを用いることで強光下でも微細藻類-硝化菌共存系により良好に窒素除去できることを明らかにした。本研究では、遮光ゲル担体を用いた強光下での窒素含有廃水を連続処理可能な微細藻類-硝化菌共存系の実用化に向け、遮光ゲル担体の最適化および、それを用いた微細藻類-硝化菌共存系による連続処理プロセスの構築と評価を行い、低コストな廃水処理プロセスの実現可能性を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
曝気を用いない低コストな「微細藻類-硝化菌共存系」を光強度の高い環境下に応用するため、光耐性の弱い硝化菌のみを遮光ゲル担体に固定化し、それを微細藻類-硝化菌共存系に用いた新規窒素除去プロセスの開発を行った。本年度は、異なるバイオマス比による微細藻類-硝化菌共存系の半連続実験を実施した。微細藻類としてChlorella sorokiniana、硝化菌として耐久性を有するポリビニルアルコール・アルギン酸複合（PVA-SA）ゲルで硝化菌を固定化した遮光ゲル担体をバイオマス比（微細藻類：硝化菌）10:0、7:3、5:5、3:7、1:9、0:10の6条件となるように調節し、増殖速度の速い微細藻類を24時間おきに濾過することで任意のバイオマス比となるよう調節した。アンモニア負荷速度は100-500 mg-N/L/dの範囲でPhase 1-3において段階的に増加させ、Phase 4では再度Phase 1の低負荷に戻すことで、高負荷耐性および性能回復について評価を行った。その結果、Phase 1-2ではバイオマス比による影響はほとんど確認されなかったものの、高負荷条件であるPhase 3において、7:3のような微細藻類割合が高いバイオマス比では、高いpH阻害によりアンモニア除去性能が低下した。結果として、Phase 3で最も高いアンモニア除去性能である113 mg-N/L/dを示したバイオマス比は1:9であった。さらに、1:9ではリアクター内の高い光透過性による光合成効率の向上により、2.6 g-dryの最も高いバイオマス回収量を得ることができた。本研究により、微細藻類と硝化菌固定化遮光ゲル担体の簡便な分離方法を用いて、新しいバイオマス比制御可能な微細藻類-硝化菌共存系プロセスを考案し、その高いアンモニア除去性能および微細藻類回収量を示す最適なバイオマス比が1:9であることを明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 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。
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Report
(2 results)
Research Products
(8 results)
