2016 Fiscal Year Annual Research Report
嫌気性膜分離法と一槽型アナモックス法による窒素含有化学産業排水の処理
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16F16758
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
李 玉友 東北大学, 工学研究科, 教授 (30201106)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
CHEN HONG 東北大学, 工学研究科, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2016-11-07 – 2019-03-31
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| Keywords | 環境技術 / 排水処理 / 化学産業 / 嫌気性膜分離法 / UASB法 / アナッモクス / 担体 / 省エネルギー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は省エネルギーと低炭素化に対応する化学産業廃水の革新的処理システムを開発しようとするものである。窒素含有化学産業廃水からの効率的メタン生成とアンモニアの低炭素型高度処理を同時に実現するために、嫌気性膜分離反応槽を用いたメタン生成ユニット、担体添加型一槽式ANAMMOXを用いた窒素処理ユニットを含む新規ハイブリッドシステムを開発する。具体的には、次の研究項目に取り組む予定：1.要素技術である嫌気性膜分離メタン生成プロセスの基本的性能の研究、2.担体添加型一槽式アナモックスを用いた嫌気性膜処理ろ液の高度処理、3.新規融合プロセスの長期連続実験による性能確認および微生物群集構造解析、4.システム評価と設計最適化の研究この一連の研究を通して物質収支、エネルギー収支だけでなく、LCA評価も解析して、新しいシステムのエネルギー回収や低炭素化効果を明らかにする。
平成28年度研究は嫌気性膜分離法とUASB法による化学産業廃水の処理性能の評価に焦点を絞り、実験装置を組み立て、DMF系廃水を用いた連続実験を行い、スタートアップ過程、水質浄化性能、メタン生成に及ぼす運転方法の影響を把握した。具体的には、室内嫌気性膜分離反応装置とUASB装置を35℃で運転し、水理学的滞留時間（HRT）を段階的に短縮して、有機物の分解、バイオガスの生成量と組成、処理水質におよぼすHRTとCOD容積負荷の影響を検討することで、要素技術である嫌気性膜分離法とUASB法の基本的性能を把握した。また、DMFのような難分解性化学物質の嫌気性分解は微生物系の構築と馴致が重要であることが分かった。
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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
本研究の目的は省エネルギーと低炭素化に対応する化学産業廃水の革新的処理システムを開発しようとするものであり、高効率型嫌気性反応槽を用いたメタン生成ユニット、担体添加型一槽式ANAMMOXを用いた窒素処理ユニッ含む新規ハイブリッドシステムの確立を目指している。平成28年度では、まず高効率型嫌気性反応槽を用いたDMF排水の処理に焦点を絞り、嫌気性膜分離法とUASB法の実験装置を組み立て、DMF人工排水を用いた連続実験を行い、微生物の馴致、水質浄化性能、メタン生成に及ぼす滞留時間と反応槽種類の影響を把握したので、当初計画した目標はおよそ達成できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでおおむね計画通りの成果が得られたので、平成29年度以降は次のように取り組む予定である。
１．担体添加型一槽式アナモックスを用いた嫌気性膜処理ろ液の高度処理： 嫌気性膜分離メタン発酵のろ液に含まれる高濃度のアンモニア窒素を除去するための担体添加型一槽式アナモックスを研究する。中温条件で中低濃度アンモニア排水に対する処理性能を検討する。この実験を通してスタートアップ時間や生物膜の形成状況と窒素代謝活性を把握する。担体デザインと反応条件の制御工夫により、最適運転条件を確立する。
２．新規融合プロセスの長期連続実験による性能確認： 嫌気性膜分離反応槽を用いたメタン生成ユニットと担体投入型一槽式アナモックスを用いた窒素除去ユニットを融合した新規システムを構築して、両ユニットのそれぞれの最適条件で長期連続実験と行い、処理水質を把握するとともに、各ユニットにおける微生物群集構造や機能性活性を明らかにする。特に１年間の連続実験を通してプロセスの実用性を把握する。
３．システム評価と設計最適化の研究： 物質収支、エネルギー収支の観点だけでなく、LCA評価や運転の安定性も含めて新規システムを評価して、従来技術に比較しつつ新しいシステムのエネルギー回収や低炭素化効果を明らかにする。
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Research Products
(2 results)
