2021 Fiscal Year Annual Research Report
嫌気性微生物を用いた創エネルギー・低炭素型下水処理システムの開発
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19H01160
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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) |
北條 俊昌 東北工業大学, 工学部, 准教授 (10708598)
安井 英斉 北九州市立大学, 国際環境工学部, 教授 (70515329)
増田 周平 秋田工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (70552157)
矢口 淳一 長野工業高等専門学校, 環境都市工学科, 嘱託教授 (80342450)
久保田 健吾 東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (80455807)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 下水処理システム / 嫌気性膜分離法 / メタン発酵 / バイオガス / アナモックス法 / 窒素除去 / MBR / 省エネルギー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は下水処理における技術革新として嫌気性膜分離法と担体添加型一槽式アナモックス(Anammox)法の融合を工夫し実証することで、水質確保とエネルギー回収の両立を実現できる創エネルギー・低炭素型下水処理システムの確立を目指す。前段の嫌気性膜分離法では嫌気性メタン生成微生物群を分離膜によって高濃度に保持することで、下水中の有機物を効率よくメタンに分解してバイオガスとして回収できるとともに、余剰汚泥の大幅な削減、良好な水質も確保できる。また後段の機能性単体を用いた一槽式アナモックスにより窒素除去も可能な高度処理の機能を実現する。
平成３年度では前年度に建設して25℃での連続運転を始めた嫌気性MBRと一槽式アナモックス槽で構成されているパイロット試験プラントを用いて季節変化に伴う温度変化による処理性能への影響を検討した。具体的にはHRTを8時間に固定して温度を25, 20, 15℃と段階的に下げて嫌気性MBRおよび一槽式アナモックスの処理性能に及ぼす温度の影響を年間実験で把握した。嫌気性MBRによる実下水処理に及ぼす温度の影響について、水質、バイオガス生成、汚泥生成率、膜ろ過フラックス、膜汚染速度などの指標で解析した結果、いずれの温度条件でも良好な処理水質が得られた、バイオガス生成、汚泥生成率、膜ろ過フラックス、膜汚染速度の観点から15℃では若干性能低下が見られた。機能性担体添加型一槽式アナモックス槽に及ぼす温度の影響について脱窒率、生物膜の活性および浮遊汚泥の沈殿性などの指標で解析した結果、いずれの温度条件でもT-N濃度が10mg/L以下、BOD濃度が10mg/L以下のよい処理水質が得られた。また、各ユニットの反応槽の機能性微生物の変化についても把握した。最後に従来のシステムに比較してCO2削減効果を評価し、新規システムの優位性を明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Seasonal temperatures impact on the mass flows in the innovative integrated process of anaerobic membrane bioreactor and one-stage partial nitritation-anammox for the treatment of municipal wastewater2022
Author(s)
Chao Rong, Tianjie Wang, Zibin Luo, Yan Guo, Zhe Kong, Jiang Wu, Yu Qin, Taira Hanaoka, Shinichi Sakemmi, Masami Ito, Shigeki Kobayashi, Masumi Kobayashi, Yu-You Li
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Journal Title
Bioresource Technology
Volume: 349
Pages: 126864
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Important effects of temperature on treating real municipal wastewater by a submerged anaerobic membrane bioreactor: Removal efficiency, biogas, and microbial community2021
Author(s)
Jiayuan Ji, Jialing Ni, Akito Ohtsu, Naoko Isozumi, Yisong Hu, Runda Du, Yujie Chen, Yu Qin, Kengo Kubota, Yu-You Li
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Journal Title
Bioresource Technology
Volume: 336
Pages: 125306
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Evaluation of bio-energy recovery from the anaerobic treatment of municipal wastewater by a pilot-scale submerged anaerobic membrane bioreactor (AnMBR) at ambient temperature2021
Author(s)
Zhe Kong, Lu Li, Jiang Wu, Tianjie Wang, Chao Rong, Zibin Luo, Yang Pan, Dapeng Li, Yong Li, Yong Huang, Yu-You L
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Journal Title
Bioresource Technology
Volume: 339
Pages: 125551
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Chemical oxygen demand and nitrogen transformation in a large pilot-scale plant with a combined submerged anaerobic membrane bioreactor and one-stage partial nitritation-anammox for treating mainstream wastewater at 25 °C2021
Author(s)
Chao Rong, ZibinLuo, Tianjie Wang, Yan Guo, Zhe Kong, Jiang Wu, JiayuanJi, Yu Qin, Taira Hanaoka, ShinichiSakemi, Masami Ito, Shigeki Kobayashi, Masumi Kobayashi, Yu-YouLi
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Journal Title
Bioresource Technology
Volume: 341
Pages: 125840
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] A successful start-up of an anaerobic membrane bioreactor (AnMBR) coupled mainstream partial nitritation-anammox (PN/A) system: A pilot-scale study on in-situ NOB elimination, AnAOB growth kinetics, and mainstream treatment performance2021
Author(s)
Jiang Wu, Zhe Kong, Zibin Luo, Yu Qin, Chao Rong, Tianjie Wang, Taira Hanaoka, Shinichi Sakemi, Masami Ito, Shigeki Kobayashi, Masumi Kobayashi, Kai-Qin Xu, Takuro Kobayashi, Kengo Kubota, Yu-You Li
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Journal Title
Water Research
Volume: 207
Pages: 117783
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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