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畜産系排水の高度処理をめざしたメンブレンエアレーション型浄化システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 12555219
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 化学工学一般
研究機関早稲田大学

研究代表者

常田 聡  早稲田大学, 理工学部, 助教授 (30281645)

研究分担者 日比谷 和明  早稲田大学, 理工学研究科・日本学術振興会, (DC1)特別研究員
久保田 昇  旭化成ケミカルズ(株), 機能膜技術開発部, 主任研究員
平田 彰  早稲田大学, 理工学部, 教授 (00063610)
研究期間 (年度) 2000 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
13,200千円 (直接経費: 13,200千円)
2003年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2002年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2001年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2000年度: 8,000千円 (直接経費: 8,000千円)
キーワード畜産排水 / 排水処理 / 生物膜 / 硝化細菌 / 脱窒細菌 / 生物学的窒素除去 / 中空糸膜 / メンブレンエアレーション法 / メンブレンエアレーション / 畜産系排水 / 浄化システム
研究概要

本研究は小規模畜産農家でも導入できる小型で高効率な有機物・窒素除去システムの確立を目指し,単一槽内において窒素除去が可能なメンブレンエアレーション型バイオフィルムリアクタ(MABR)を開発し,その評価を行ったものである。
1.生物膜内溶存酸素(DO)濃度分布解析
先端径数μmのDO微小電極を作製し,生物膜内のDO濃度分布を測定した結果,生物膜厚みが大きいものは嫌気部位が存在することを明らかにした。この結果は生物膜厚みおよび酸素の供給速度を制御することにより,生物膜内に局所的に異なる反応場を創生することが可能で,単一槽内もしくは単一生物膜内において硝化・脱窒同時反応が起こせることを示唆している。
2.MABRコンセプトの実現と処理能評価
易分解性である生活模擬排水を用いて連続運転による有機物・窒素の同時除去試験を行い,MABRのコンセプトを実現できるかどうかを評価した。運転開始後50日目以降,有機炭素および窒素の除去率はともに90%以上を達成し,コンセプト通り単一槽内にて有機物・窒素を逐次的に除去することに成功した。
3.MABRの畜産系排水への適用とその評価
生活模擬排水への知見を応用し,MABRの畜産系排水への適用性について検討した。約1年間の長期運転で有機炭素および窒素成分の平均除去率96%,83%を得た。また,メンブレン表面積当たりの窒素除去速度は4.48g-N/(m^2・day)であり,生物膜内で高効率に窒素除去が行われていることを示した。生物膜内のDO濃度および微生物生態分布を解析した結果,生物膜内で好気・嫌気部位が存在し,その環境に応じた微生物群が生息していることを確認した。また,硝酸を経由しない亜硝酸型脱窒が主な窒素除去経路であることが推察された。以上より,MABRを用いることにより,窒素成分の比率が高い畜産系排水においても単一槽で高効率に窒素を除去できることが示唆された。

報告書

(5件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (16件)

  • [文献書誌] K.Hibiya, J.Nagai, S.Tsuneda, A.Hirata: "Simple prediction of oxygen penetration depth in biofilms for wastewater treatment"Biochemical Engineering Journal. 19(1). 61-68 (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 寺田昭彦, 日比谷和明, 常田 聡, 平田 彰: "メンフレンエアレーション法を応用した単一槽内有機物・窒素同時除去システム"用水と廃水. 46(2). 148-155 (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 寺田昭彦, 日比谷和明, 常田 聡, 平田 彰: "中空糸メンブレンを用いた新しい水処理技術"水処理技術. 44(4). 154-164 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Terada, K.Hibiya, J, Nagai, S.Tsuneda, A.Hirata: "Nitrogen removal characteristics and biofilm analysis of a membrane-aerated biofilm reactor applicable to high-strength nitrogenous wastewater treatment"Journal of Bioscience and Bioengineering. 95(2). 170-178 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Hibiya, A.Terada, S.Tsuneda, A.Hirata: "Simultaneous nitrification and denitrification by controlling vertical and horizontal microenvironment in a membrane-aerated biofilm reactor"Journal of Biotechnology. 100(1). 23-32 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Hibiya, J.Nagai, S.Tsuneda, A.Hirata: "Simple prediction of oxygen penetration depth in biofilms for wastewater treatment"Biochemical Engineering Journal. 19(1). 61-68 (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Terada, K.Hibiya, S.Tsuneda, A.Hirata: "Simultaneous carbon and nitrogen removal system with membrane aeration method (in Japanese)"Journal of Water and Waste. 46(2). 148-155 (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Terada, K.Hibiya, S.Tsuneda, A.Hirata: "Innovative technology of water treatment applying hollow-fiber membranes (in Japanese)"Water Purification and Liquid Wastes Treatment. 44(2). 153-164 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Terada, K.Hibiya, J.Nagai, S.Tsuneda, A.Hirata: "Nitrogen removal characteristics and biofilm analysis of a membrane-aerated biofilm reactor applicable to high-strength nitrogenous wastewater treatment"Journal of Bioscience and Bioengineering. 95(2). 170-178 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Hibiya, A.Terada, S.Tsuneda, A.Hirata: "Simultaneous nitrification and denitrification by controlling vertical and horizontal microenvironment in a membrane-aerated biofilm reactor"Journal of Biotechnology. 100(1). 23-32 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Terada, K.Hibiya, J.Nagai, S.Tsuneda, A.Hirata: "Nitrogen Removal Characteristics and Biofilm Analysis of a Membrane-Aerated Biofilm Reactor"Journal of Bioscience and Bioengineering. 95(2). 170-178 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] A.Terada, T.Yamamoto, K.Hibiya, S.Tsuneda, A.Hirata: "Enhancement of Biofilm Formation onto Hollow-Fiber Membranes and Its Application to Membrane-Aerated Biofilm Reactor"Proceeding of IWA Specialist Conference on Biofilm Systems. 73-78 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 寺田昭彦, 日比谷和明, 常田聡, 平田彰: "中空糸メンブレンを用いた新しい水処理技術"水処理技術. 44(4). 153-164 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Hibiya, A.Terada, S.Tsuneda, A.Hirata: "Simultaneous Nitrification and Denitrification by Controlling Vertical and Horizontal Microenvironment in MABR"J.Biotechnology. Vol.100, No.1. 23-32 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] A.Terada, K.Hibiya, J.Nagai, S.Tsuneda, A.Hirata: "Nitrogen Removal Characteristics and Biofilm Analysis of a MABR Applicable to High-Strength Nitrogenous Wastewater Treatment"Journal of Bioscience and Bioengineering. (印刷中). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 寺田昭彦, 日比谷和明, 常田聡, 平田彰: "中空糸メンブレンを用いた新しい水処理技術"水処理技術誌. (印刷中). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-04-21  

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