2017 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(系)研究科(研究院), 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 / アナッモクス法 / 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２９年度は主に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について実験的研究を行った。一槽式Anammox反応槽に円筒中空型の担体を容積比30%添加して有効容積5Lの完全混合型反応槽を用い，運転温度を25℃とした。DO濃度を0.10mg/L以下に制御することで、亜硝酸酸化細菌（NOB）を選択的に阻害し部分亜硝酸化を行うことに成功した。その後室温でHRT 24時間容積負荷0.52kg-N/m3/dの条件で実験を行った。直径4mmの担体を用いることで最終的に平均81.3％のTN除去率が得られ、安定した窒素除去を行うことに成功した。活性試験では担体内部だけでなく多孔質の外表面からもAnammox活性が得られた。また、浮遊汚泥は担体付着汚泥に比べてAnammox活性が小さく、アンモニア酸化活性が高いことが分かった。
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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。また、平成29年度は主に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について実験的検討を行った。直径4mmの担体を用いることで最終的に平均81.3％のTN除去率が得られ、長期連続実験によりその安定的性能を確認できた。全体として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．新規融合システムに関わる微生物の群集構造解析と活性評価： 平成２９年に構築した新規融合プロセスを用いて、長期連続実験を通して嫌気性メタン発酵および担体投入型一槽式アナモックスの各ユニットで形成した微生物の群集構造および各機能性代謝グループの活性を解析する。
２．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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