2014 Fiscal Year Annual Research Report
嫌気性膜分離リアクターを用いた下水処理技術の革新に関する研究
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26289179
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
李 玉友 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30201106)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北條 俊昌 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10708598)
久保田 健吾 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80455807)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 土木環境システム / 環境技術 / 下水処理 / 省エネルギー / メタン発酵 / 温度影響 / 環境微生物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、低炭素社会に対応した革新的下水処理システムを開発することを目的として、嫌気性処理、機能性分離膜、凝集剤を融合させることで、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型下水処理システムの研究を行う。
Ｈ２６年度はAnMBRを用いた下水処理における温度と滞留時間の影響を検討することを目的として,溶解性人工下水の連続処理実験を行い, 温度が処理性能, 物質収支, 膜性能に及ぼす影響を評価した。その結果, 以下のような知見が得られた。15℃の温度条件においてHRT 12 hで良好な処理水質, 高いメタンガス回収率が得られたのに対し, 10℃では低負荷においても処理性能やメタン回収率が著しく低下した。膜性能の評価及び回分ろ過実験の結果より, 室温域と低温域における膜ファウリングの変化は微生物代謝産物が大きく関与していると考えられる。
室温域ではケーキ層による可逆的ファウリングが膜性能低下の主な原因であるため, ケーキ層を除去できるシステムを構築することで膜を交換することなく長期間の連続処理が可能になる。温度が低下するに従い, SMPやEPSといった微生物代謝産物の生成量が増加し, 膜ファウリングが起きやすいことが示された。メタン生成活性試験より10℃の温度条件で酢酸資化性と水素資化性のメタン生成活性はそれぞれ0-0.03, 0.01-0.02 g-COD/g-VSS/dayと25℃の温度条件の活性値と比較して (酢酸, 水素 : 0.17-0.54, 0.25-0.32 g-COD/g-VSS/day), ワンオーダー以上活性が低下したことから, 10℃での生物学的処理は非常に困難であることが示された。
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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
平成26年度の計画では、嫌気性膜分離法による下水処理に及ぼす重要な因子を取り上げ、実験結果を通して、装置化、運転条件、微生物群の最適化を図り、実用化への課題を克服することを目的としている。実績では、温度を25℃から10℃Cに段階的に変えて連続実験を行い、温度とHRTの影響を把握した。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 |
平成26年度はおおむね計画通りの成果が得られたので、平成27年度以降は、本システムの実用化を想定したシステムの最適化を軸として、研究を進めていく。具体的には次のように展開していく。
（１）処理性能に関するシミュレーション：処理性能に及ぼす温度、滞留時間、汚泥濃度の影響について実験データに基づく動力学的解析を行い、処理水質のシミュレーションを行う。
（２）下水中に含まれる化学成分の影響評価：下水中に含まれる洗剤由来の化学物質が本システムに与える影響の評価を行う。下水中には、合成洗剤は好気性処理においては容易に分解されるが、嫌気性処理においては難分解性物質とされており、本システムによる処理の可能性、システムへの影響についても検討する必要がある。また、洗剤の添加による微生物群集構造の変化にも着目し、分解に寄与している微生物の特定も行う予定である。
（３）反応槽内に凝集剤を添加したラボスケール実験による検討：これまでの研究結果より、本システムでは下水中の有機成分を95%以上除去することが明らかとなっている。その一方で、リンや窒素といった栄養塩については除去性能が見られないことが課題として浮上している。そこで、栄養塩の除去を目的としたシステムの改善が求められており、本研究では凝集剤によるリンの除去に着目してリンの挙動を把握する。
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