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無曝気・有機物フリー硝化脱窒技術の開発とアグロ産業廃水処理への展開

Research Project

Project/Area Number 21KK0190
Research Category

Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 64:Environmental conservation measure and related fields
Research InstitutionNagaoka University of Technology

Principal Investigator

幡本 将史  長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (20524185)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 池田 匠児  鹿児島工業高等専門学校, 都市環境デザイン工学科, 助教 (00909468)
山口 剛士  松江工業高等専門学校, 環境・建設工学科, 准教授 (30759832)
Project Period (FY) 2021-10-07 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥19,110,000 (Direct Cost: ¥14,700,000、Indirect Cost: ¥4,410,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Keywords硝化 / 脱窒 / 無曝気 / DHS / スポンジ担体 / バイオリアクター / スリランカ / ベトナム / 担体 / DHSリアクター / 微生物 / アナモックス / メタン / 省エネ
Outline of Research at the Start

本研究では南アジア・東南アジア諸国において、メタン酸化脱窒微生物やアナモックス微生物等を現地で集積培養し、次世代型省エネ廃水処理技術に適した無曝気・有機物フリー脱窒プロセスを現地の微生物群集を用いて開発する。微生物調査サイトの各種水質データを取得し、微生物群集構造の関係性を明らかにすることで集積培養に適した植種源を明らかにする。密閉型のスポンジ担体リアクターを用いて無曝気・有機物フリー脱窒プロセスを構築し、温室効果ガス排出量およびシステムの有効性の評価を行い、現地に適した処理プロセスを現地の微生物を用いて開発する。

Outline of Annual Research Achievements

昨年度までに、日本においては無曝気かつ有機物添加無し条件で、脱窒を促進させる新しいコンセプトのリアクターの基本的な運転を行い、その知見を元に、スリランカで実際のリアクターを作成し、実験を開始した。実験では、まずはオペレーションを簡単にするために、日本で開発されたサイフォンを用いた方式ではなく、好気条件のスポンジ担体リアクターと嫌気(密閉型)のスポンジ担体リアクターを直列につないだ形式とした。廃水として、大学の廃水処理設備に流入する廃水を用い、同じ施設の活性汚泥を植種として用いて運転を行った。運転の結果、好気条件は想定通りの除去性能を示したが、嫌気条件のリアクターでは想定よりも除去率が低く、今後改善する必要が分かった。現在も運転を継続している。嫌気条件のリアクターの処理性能が想定より低い原因については、日本で同様の実験を室内実験として実施し、数値計算からどの部分の改善が必要か検討を行っている。ベトナムにおいても現地でDNAの前処理と乾燥処理をできる体制を整え、微生物解析を行える体制となった。ベトナムで運転している担体添加型の膜分離活性汚泥法の汚泥の微生物解析を行い、担体を添加したリアクターでは脱窒細菌が増加していることを確認した。また、脱窒能力を向上に鉄などの電子受容体が効果がある可能性がありそれらを添加した場合の効果について検証を行うこととなった。天然ゴム製造工程から排出される排水の窒素除去に適用できるようなアナモックスリアクターに用いる微生物の集積培養実験を開始した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

スリランカに渡航しカウンターパートの研究者と、現地の調査とリアクターの組み立て、実験方法協議を行い実験を開始した。分析方法について現地でできる事と、できない事を整理し分析方法と内容について確認した。オンラインで定期的にミーティングを行い進捗の情報共有を行っている。また、ベトナムにおいてはスポンジ担体リアクターに加えて、処理効率の高い膜分離活性汚泥法についても微生物解析を行うこととし、解析を開始した。

Strategy for Future Research Activity

次年度も引き続き新しいコンセプトのスポンジ担体リアクターを用いて、無曝気かつ有機物添加無し条件で、脱窒性能を調査する。また、日本で検討した改善策を現地に適用しその成果を検証する。現地では亜酸化窒素の分析ができないため、ガスサンプルを日本に持ち帰り分析する方法を検討する。海外で現地調達できる素材でリアクターを構築し実験を行う。微生物解析を実施出来る耐性を整えたため、次年度以降は微生物解析を行う。

Report

(3 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Int'l Joint Research] Hanoi Univ. of Science and Technology/Vietnam National Univ. Ho Chi Minh City(ベトナム)

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] University of Sri Jayewardenepura(スリランカ)

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] Hanoi Univ. of Science and Technology/Vietnam National Univ. Ho Chi Minh City(ベトナム)

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] University of Sri Jayewardenepura(スリランカ)

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Journal Article] A syphon-downflow hanging sponge (DHS) reactor for improving the denitrification efficiency of sewage water treatment2023

    • Author(s)
      Maheepala Shehani Sharadha、Hatamoto Masashi、Mitsuishi Yuki、Watari Takahiro、Yamaguchi Takashi
    • Journal Title

      Environmental Technology & Innovation

      Volume: 31 Pages: 103205-103205

    • DOI

      10.1016/j.eti.2023.103205

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Development of syphoned DHS reactor for improving denitrification efficiency of sewage water treatment system2023

    • Author(s)
      Shehani Sharadha Maheepala, Masashi Hatamoto, Takashi Yamaguchi
    • Organizer
      nternational Conference on Building Resilience in Tropical Agro-ecosystems-2023 BRITAE 2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A low-cost downflow hanging sponge (DHS) reactor for nitrogen removal in urban wastewater2023

    • Author(s)
      Shehani Sharadha Maheepala, Masashi Hatamoto, Takahiro Watari, Takashi Yamaguchi
    • Organizer
      Integrated Science for a Sustainable Society 14th ISAJ Annual Symposium
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Click chemistryを利用した機能遺伝子に基づくアナモックス細菌の検出2023

    • Author(s)
      永妻志問, 山口剛士
    • Organizer
      第57回日本水環境学会年会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Enhancing denitrification of DHS reactor in municipal wastewater treatment using a syphoned technique2022

    • Author(s)
      Shehani Sharadha Maheepala, Masashi Hatamoto, Takahiro Watari, Takashi Yamaguchi
    • Organizer
      The 2nd International symposium on Water Environment for Young researchers’ Network
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Aerobic-anaerobic DHS reactor for enhancing denitrification in municipal wastewater treatment2022

    • Author(s)
      Shehani Sharadha Maheepala, Masashi Hatamoto, Takahiro Watari, Takashi Yamaguchi
    • Organizer
      The 15th International Conference on the Challenges in Environmental Science and Engineering
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 土壌中から得られた完全アンモニア酸化細菌の培養の試み2022

    • Author(s)
      村上穂香, 山口剛士
    • Organizer
      第74回土木学会中国支部研究発表会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] DHSリアクターを用いた完全アンモニア酸化細菌の培養および定量2022

    • Author(s)
      村上穂香, 山口剛士
    • Organizer
      土木学会全国大会 第77回年次学術講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 異なるアンモニア濃度下における完全アンモニア酸化細菌の集積培養2022

    • Author(s)
      村上穂香, 山口剛士
    • Organizer
      日本微生物生態学会第35回大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report

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Published: 2021-10-22   Modified: 2024-12-25  

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