1997 Fiscal Year Annual Research Report
生物反応原理に基づく廃水中の有機質及び窒素の高度処理プロセスの構築
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07555559
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
海野 肇 東京工業大学, 生命理工学部, 教授 (10087471)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 進二郎 東京工業大学, 生命理工学部, 助手 (40262307)
刑 新会 東京工業大学, 生命理工学部, 助手 (10242306)
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| Keywords | 多孔質微生物担体 / 有機質 / 窒素 / 有機質酸化反応 / 消化反応 / 脱窒反応 / 好気性微生物 / 嫌気性微生物 |
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| Research Abstract |
多孔質担体を用いる流動層型バイオリアクターにおいて、人工廃水を用いての連続処理を検討した。一辺15mmの立方体多孔質担体を12.5%(v/v)の充填率でリアクターに添加した。空気を0.4vvmの通気速度で通気することにより、担体を浮遊させると同時にリアクター内の溶存酸素濃度を6.7mg/Lに維持した。人工廃水の水力学的滞留時間を通常の活性汚泥法と同じく8時間に設定した。炭素濃度/窒素濃度(C/N比)が2.5〜10の人工下水を処理した結果、流入下水中の窒素濃度が20mg/Lの場合、C/N比の増加と共に窒素の除去率が50〜85%に、有機質の除去率が90〜95%に維持された。しかし、流入下水中の窒素濃度が40mg/Lと高い場合、アンモニアが残存し、C/Nによらず、窒素除去率が40〜50%と低かった。
これらの結果に基づいて、新たに提案したモデルによる微生物反応の速度論的解析から、有機質酸化反応、尿素のアンモニア生成反応、消化反応、脱窒反応の速度定数を得た。これらの定数は有機質負荷と流入水窒素濃度に依存した。
いずれのC/N比においても、除去した有機質の90%以上が有機質酸化反応に消費された。脱窒反応による窒素除去の割合は有機質負荷が12.5gTOC/m^3/hの低い値では、45〜50%であったが、有機質負荷の増加に従いその割合が減少した。この結果から、低いC/N比では脱窒反応そのものの全体窒素の除去に対する寄与率が高かったが、高いC/Nでは微生物増殖への窒素の取り込みが全窒素除去に大きく寄与したことが明らかになった。また、有機質の負荷が上昇するにつれて、硝化反応速度が低下し、それによって、脱窒反応速度の低下がもたらされた。
以上の結果から、多孔質担体担持微生物による廃水中の有機質及び窒素の同時除去プロセスに関わる工学的因子を明らかにし、廃水の高度処理プロセスの開発基礎を確立することができた。また、本処理プロセスは難分解性有機質と窒素の同時処理への応用の可能性も明らかにした。
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[Publications] X.H Xing et al.: "Enhanced degradation of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid by an activate sludge in a sequentially arrayed three-stage bioreactor" J.Chem.Eng.Japan. 30(2). 11-14 (1997)
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[Publications] H.Unno et al.: "A simulation of retained microbial reactor system for simultaneous removal of carbonaceous and nitrogenous compounds in wastewater" Proceedings of Symposium on Mathematical Modelling and Simulation in Agricultural and Bioindustry. 191-196 (1997)
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[Publications] M.Yanagida et al.: "Microbial population distribution in porous carrier in fluidized-bed bioreactor for simultaneous removal of carbonaceous and nitrogenous compounds" Proceedings of APBioCHEC'97. 2. 1085-1088 (1997)
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[Publications] H.Unno et al.: "Biochemical engineering approach to treatment of wastewater including xenobiotic chemicals" Proceeding of Regional Symposium on Chemical Engineering. 5-3-1 (1996)
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[Publications] 田柄煕 et al.: "多孔質担体を用いた単一流動層型バイオリアクターにおける高C/N比、高窒素濃度下の有機物及び窒素除去特性" 第32回日本水環境学会年会講演集. 1-F-10-1 (1998)
