2018 Fiscal Year Annual Research Report
一槽型MBRによる亜硝酸化ーAnammoxー従属栄養脱窒法の確立と実廃水への適用
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18H01573
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
川越 保徳 熊本大学, くまもと水循環・減災研究教育センター, 教授 (00291211)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
惣田 訓 立命館大学, 理工学部, 教授 (30322176)
濱 武英 熊本大学, くまもと水循環・減災研究教育センター, 准教授 (30512008)
伊藤 紘晃 熊本大学, くまもと水循環・減災研究教育センター, 助教 (80637182)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | アナモックス / 部分亜硝酸化 / メンブレンバイオリアクター / MBR / 脱窒 / SNAD |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では一槽型の膜分離生物反応槽（MBR）による亜硝酸化-Anammox法に，共存有機物を電子供与体とする従属栄養脱窒を付与することで硝酸塩を処理する「一槽型MBRによる亜硝酸化-Anammox-従属栄養脱窒法（SNAD/MBR）」の確立を目的とする。
初年度である2018年度は，SNAD/MBRの構築に先立ち，研究室で維持しているMBRの窒素負荷を上げるべく，流入水中のアンモニウム塩（NH4+）濃度の上昇と水理学的滞留時間（HRT）の短縮を検討した。
実験開始時15mM（210 mgN/L）で維持していた流入水中NH4+濃度を段階的に上昇させ，昨年秋季（10月）の時点でNH4+濃度24ｍM（336 mgN/L），HRT 12時間，窒素負荷 0.67 kgN/m3・dに達し，窒素除去率も80%で安定に推移した。しかしながらその後，これまでに見られなかった様な極度の膜の目詰まりが発生したため、MBRを清掃，膜の洗浄を行った。ところがこの際，清掃における操作の不手際から多量のバイオマスが反応槽外に流出し，窒素除去率も大幅に低下する緊急事態となった。その後，バイオマスの増加と窒素除去能の回復をできるだけ早期に達成するため，流入水中のアンモニア濃度を低く抑える，HRTを長くするなどの方法を試みたが、窒素除去率は回復しなかった。そこで，まずはじめにAnammox細菌の増殖と活性化を促すべく，流入水中にAnammoxの反応基質である亜硝酸塩（NO2-）をNH4+とともに添加し，窒素除去率の上昇を試みた。しかしながら，窒素除去率はその後も50％前後で不安定な状況を示し，しかもこの間には攪拌装置の故障などのトラブルにも見舞われ、アナモックス細菌や部分亜硝酸化を担うアンモニア酸化細菌の増加が思うように進まず、実験の進展が予想外に遅れてしまう結果となった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
上述したように，昨年度はSNAD/MBR）の構築に先立ち，研究室で維持しているMBRの窒素負荷を上げるべく，流入水中のアンモニウム塩（NH4+）濃度の上昇とHRT（水理学的滞留時間）の短縮を検討した。
実験開始時には15mM（210 mgN/L）で維持していた流入水中のNH4+濃度を段階的に上昇させ，昨年秋季（10月）の時点で，NH4+濃度24ｍM（336 mgN/L），水理学的滞留時間（HRT）12時間，窒素負荷（0.67 kgN/m3・d）を達成し，窒素除去率も80%で安定に推移した。しかしながらその後，これまでに見られなかった極度の膜の目詰まりが発生したため、反応槽を清掃，膜の洗浄を行った。ところがこの際，清掃における操作の不手際から多量のバイオマスが反応槽外に流出することとなり，窒素除去率も大幅に低下する緊急事態となった。その後，バイオマスの増加と窒素除去能の回復をできるだけ早期に達成するため，流入水中のアンモニア濃度を低く抑える，HRTを長くするなどの方法を試みたが、窒素除去率は回復しなかった。そこで，まずはじめにAnammox細菌の増殖と活性化を促すべく，流入水中にAnammoxの反応基質である亜硝酸塩（NO2-）をNH4+とともに添加し，窒素除去率の上昇を試みた。しかしながら，窒素除去率はその後も50％前後で不安定な状況を示し，しかもこの間には攪拌装置の故障などのトラブルにも見舞われ、アナモックス細菌や部分亜硝酸化を担うアンモニア酸化細菌の増加が思うように進まなかった。さらに、これまで約3年間の間、大きなトラブルも無く稼動していたMBR（槽）についても、一度、膜の目詰まりが起こってしまうと清掃が困難で、且つバイオマスの流出といった事故が起こりやすいことが判明した。
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| Strategy for Future Research Activity |
上述したMBR槽の問題点を鑑み，また，今後研究を継続する上では，より容易な運転管理と条件検討が可能な反応槽が必要と判断し，昨年度末の時点で，新規のMBR槽を設計，作成することとした。
そこで本年度はまず，pHや温度，溶存酸素（DO）濃度などの運転条件の設定をより正確かつ容易に行える実験装置を構築する。設計は昨年度中に終え，部品も調達できており、早期の立ち上げを目指す。
新規のMBR槽と周辺装置が整った上で、まずは、部分亜硝酸化-Anammoxバイオマスの増加と1.0 kg-N/m3/d前後の窒素除去速度を目指し、窒素除去能の安定維持が確認できた段階で有機物の影響を検討，SNADの構築に取り組む。
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Research Products
(2 results)
