2021 Fiscal Year Final Research Report

Development of municipal wastewater system by using anaerobic microoragnism

Research Project

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Project/Area Number	19H01160
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Medium-sized Section 64:Environmental conservation measure and related fields
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	Li Yu-You 東北大学, 工学研究科, 教授 (30201106)
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)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	排水処理システム / 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 / 脱炭素 / 省エネルギー
Outline of Final Research Achievements	In this study, a new system combining an anaerobic membrane bioreactor (AnMBR) and a one-stage partial nitritation/anammox (PNA) reactor was developed to realize energy-saving/energy-creation in the treatment of municipal wastewater. Both small scale and pilot scale experiments were conducted in a wastewater treatment plant. The methanogenic performance and membrane operation for AnMBR were studied by changing the HRT from 24 to 6 hours and temperature from 25 to 15 ℃. The effluent COD was stable < 50 mg/L, always met the discharge standards. The one-stage PNA reactor could reduce the effluent BOD to 10 mg/L or less and T-N (total nitrogen) to 10 mg/L or less with an HRT of 2 h, thereby achieving the target values. This research proved that applying mainstream AnMBR in temperate climates can significantly reduce electricity demand and achieve energy positive.
Free Research Field	環境保全工学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究の目的は、これまでの室内実験で得られた基礎的成果を生かして、社会実装に向けてAnMBRと一槽式ANAMMOX技術を融合した下水処理システムの実証と最適化を図ることである。開発したシステムは、既存の下水処理技術に代わり、省エネルギー効果をもたらし、低炭素社会の実現に大きく貢献するポテンシャルがある。AnMBR-Anammoxシステムの長期安定運転データを基礎として10000 m3/日処理規模のケース試算によって評価を行った結果、AnMBR-Anammoxシステムのエネルギー需要量は0.136 kWh/m3、CO2排出量は0.098 kg/m3であり、優れた低炭素効果を示した。