通電による排水処理生物反応槽の生物叢制御と廃水処理システム構築への適用

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K14058
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 西村 文武 京都大学, 工学研究科, 准教授 (60283636)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 日高 平 京都大学, 工学研究科, 講師 (30346093) ; 楠田 育成 京都大学, 工学研究科, 技術職員 (60649200)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 微生物燃料電池 / 通電制御 / 下水汚泥

Outline of Annual Research Achievements

前年度に引き続き、微生物燃料電池リアクターを運転した。本年度は、より安定的な運転状況を現出させ、通電制御実験を確実に実施するために十分な規模である有効容積約6LのMFCリアクターを用いた。また電気制御の適用性を高めるために、活性炭の投入効果について検討を行った。結果の一例として、活性炭を陰極に用いたケースでは、活性炭を利用していないケースと比較して、7～21倍程度の高いクーロン効率が得られることが確認された。活性炭の利用によりMFCの発電能力の大きな上昇があることが分かった。一方、COD除去能力に関しては活性炭の有無でそれほど大きな差は得られなかった。２週間運転後のSS、リン濃度の差から活性炭を利用したケースではリン蓄積細菌の繁殖によりリン除去能力があることが示唆された。活性炭投入という比較的安価で容易な手法により、MFCの効率を向上させうることが明らかになった。
リアクター内の微生物保持量分析結果により、活性炭の投入によりリアクターの微生物保持特性が向上したことが、活性向上の直接的な要因であることが明らかになった。微生物量をより多く保持できることは、通電制御やモニタリングシステムとしての活用において、安定性や再現性も同時に向上させうることが示唆された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

前年度は、リアクター立上げに少々時間がかかったが、今年度は複数のリアクターを運転して、種々の運転条件、制御条件における実験データを収集して、安定した反応を得るための条件や、運転特性を把握することができた。通電制御のために、廃水処理特性とあわせて、検討事項を実施できており、３年の実施研究としては、順当に進捗できているものと考えている。

Strategy for Future Research Activity

通電によるバイオリアクターとしての制御を微生物群集解析を主として実施していく。同時に、廃水流入特性のモニタリングシステムとしての可能性を、電圧・電流の変化特性のパターンを整理し評価する。

Causes of Carryover

実験の消耗品が予定よりも長く使用することが可能であったため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度の消耗品として活用する。