| Project/Area Number |
22K12472
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 64050:Sound material-cycle social systems-related
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
藤野 毅 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (70282431)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
萩森 政頼 武庫川女子大学, 薬学部, 教授 (40446125)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 電気凝集処理 / ボックス・ベンケン設計 / スラリーの細胞遺伝毒性 / Al3+蛍光プローブ / 乳牛舎廃水 / フロック性状 / 重金属蛍光プローブ / 堆肥 / 電解処理 / 循環型社会形成 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、下水処理の低コスト化、高い安全・安心につながる処理水質の保証、および安定かつ付加価値の高い堆肥の実現を目指して、①電気分解処理法を利用して凝集促進材の投入量を抑えるとともに固液分離機能の優位性を検証する。②凝集促進材を減少させたことによる低い含水率のフロックを生成する。③電気分解処理法の特性である金属イオンの影響について、低分子蛍光プローブにより微生物細胞内の重金属含有状況を診断する。および④生成したフロック由来の堆肥質を評価する。以上について最適な処理条件を模索しながら有益な家畜ふん尿処理法を確立する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2023年度は固液分離に関する考察、乳牛糞尿スラリーの細胞遺伝毒性評価、水溶性蛍光 Al3+プローブの開発と論文化に従事した。以下に概要を示す。
1)望ましさ関数を用いたボックス・ベンケン設計による酪農堆肥スラリーの固液分離のための化学凝固の応答曲面最適化：・乳牛の糞尿スラリーの処理には、化学凝固剤であるPACとCPAMが使用された。・Box-Behnken設計に基づくRSMを使用して最適化された。・モデルは最適条件下で99%の固体分離効率を予測した。・最適濃度はpH7でPAC 75 mg/L、CPAM 35 mg/Lであった。・残留Al濃度（0.045 mg/L）により処理済み水の安全な再利用が保証された。
2)二段階化学凝固法と電気凝固法による生および処理済み乳牛糞尿スラリーの細胞遺伝毒性：アリウムセパバイオアッセイの応用：・2段階の化学処理と電気凝固処理を実施した。・酪農堆肥スラリーの固液分離に成功した。・A. cepaバイオアッセイにより毒性を軽減しながら処理の有効性を確認した。・処理された液体画分の安全な廃棄または再利用を保証する。・A. cepaバイオアッセイは評価のための貴重なスクリーニングツールとして機能する。
3)二段階化学凝固法と電気凝固法による生および処理済み乳牛糞尿スラリーの細胞遺伝毒性：アリウムセパバイオアッセイの応用：・フェニルスルホニル-2-ピロンをベースにした水溶性蛍光Al3+プローブ(PSP)を開発した。・PSPは水性媒体中で580nmでAl3+に対する蛍光増強を示す。・PSPは乳房細胞と小型水生生物に蓄積されたAl3+を正常に検出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
様々な手法で固液分離条件の最適値、分離後の安全性、および蛍光プローブの適用性が確認できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
電解処理法をスケールアップする場合はどうしてもコストの問題が発生してしまうので、できるだけ前段階で一定レベルの処理ができていることが望ましい。また、水処理技術としてはオゾンの添加やウルトラファインバブル（UFB）といった新しい手法の提案もあり、その抱き合わせで最良の処理法を確立していきたい。
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