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硫黄サイクルを基幹とした高度水資源循環システムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 16H02371
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 土木環境システム
研究機関長岡技術科学大学

研究代表者

山口 隆司  長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (10280447)

研究分担者 幡本 将史  長岡技術科学大学, 産学融合トップランナー養成センター, 特任准教授 (20524185)
押木 守  長岡工業高等専門学校, 環境都市工学科, 准教授 (90540865)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
44,200千円 (直接経費: 34,000千円、間接経費: 10,200千円)
2019年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2018年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
2017年度: 22,100千円 (直接経費: 17,000千円、間接経費: 5,100千円)
2016年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
キーワード嫌気性排水処理 / 硫黄酸化 / 硫酸塩還元 / 微生物解析 / 硫酸還元 / 水環境工学 / 下水処理 / 嫌気性処理法 / 高度処理 / 環境保全 / 自立システム / 硫黄循環 / 微生物生態解析 / 自律システム / 自立型システム
研究成果の概要

本研究は.嫌気的硫黄酸化の反応を応用し,低水温での水処理・制御技術を確立することを目的とする. 本研究では都市下水および糖蜜を処理する嫌気性汚泥床(UASB)リアクターを対象とし, 硫黄の酸化還元に関与する微生物菌叢解析を行った. その結果, 両UASBリアクターからDesulforhabdus属に近縁な細菌が12~32%の検出割合で存在しており本反応へ関与している可能性が示唆された.本研究では嫌気的硫黄酸化を伴うUASBを用いることで、従来の活性汚泥法に比べて、低CO2 排出,省エネルギー,低汚泥排出という優れた特性を有する高度水資源循環システムのプロトタイプを構築した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

省エネ・自立性の観点から嫌気処理法を主体とした水処理技術の開発が行われている。本研究では、これまで培った硫黄サイクル微生物制御技術を基盤とし、有機物等の分解に関わるエレクトロンタワー基盤微生物群を活性化して、有機物分解、脱硫、炭素固定およびメタン生産を高めることで、処理水の向上と、低温でも稼働可能な自立型の水質循環システムの構築を行うことを目的として実施した。本研究成果は学術論文として発表し、国際共同研究への応用もでき、学術的意義を成す。また、本技術は、強靱社会インフラ整備,電力供給状況の悪い途上国等の地域での嫌気性排水処理の普及に研究成果の一部が応用されるまでに至り社会的意義もある。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (47件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 5件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件) 備考 (4件)

  • [国際共同研究] PUB(シンガポール)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Hanoi University of technology/Rubber research institute of Vietnam(ベトナム)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Koan Kaen University/Chulaloncon University/Kasart University(タイ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] キングモンクット大学トンブリー校/コンケン大学(タイ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] バンドン工科大学(インドネシア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] コンケン大学(タイ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Formation of denitrifying granules in an upflow sludge blanket reactor with municipal sewage and sodium nitrate feeding,2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Watari, Wilasinee Kotcharoen, Takanori Omine, Masashi Hatamoto, Nobuo Araki, Mamoru Oshiki, Kazuhiro Mimura, Akihiro Nagano, Takashi Yamaguchi
    • 雑誌名

      Environmental Technology and Innovation

      巻: 19 号: 7 ページ: 0-0

    • DOI

      10.1038/s41396-020-0660-0

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Food selectivity of anaerobic protists and direct evidence for methane production2019

    • 著者名/発表者名
      Yuga Hirakata, Masashi Hatamoto, Mamoru Oshiki, Takahiro Watari, Nobuo Araki, Takashi Yamaguch
    • 雑誌名

      The ISME Journal,

      巻: 0 ページ: 0-0

    • DOI

      10.1016/j.eti.2020.100861

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temporal variation of eukaryotic community structures in UASB reactor treating domestic sewage as revealed by 18S rRNA gene sequencing2019

    • 著者名/発表者名
      Hirakata Yuga、Hatamoto Masashi、Oshiki Mamoru、Watari Takahiro、Kuroda Kyohei、Araki Nobuo、Yamaguchi Takashi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1038/s41598-019-49290-y

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Characterization of downflow hanging sponge reactors with regard to structure, process function, and microbial community compositions2018

    • 著者名/発表者名
      Masashi Hatamoto, Tsutomu Okubo, Kengo Kubota, Takashi Yamaguchi, Takashi Yamaguchi
    • 雑誌名

      Applied Microbiology and Biotechnology

      巻: 102 号: 24 ページ: 10345-10352

    • DOI

      10.1007/s00253-018-9406-6

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimization of rotational speed and hydraulic retention time of a rotational sponge reactor for sewage treatment2018

    • 著者名/発表者名
      Choolaka Hewawasam, Norihisa Matsuura, Yuya Takimoto, Masashi Hatamoto, Takashi Yamaguchi, Takashi Yamaguchi
    • 雑誌名

      Journal of Environmental Management

      巻: 222 ページ: 155-163

    • DOI

      10.1016/j.jenvman.2018.05.046

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Defining microbial community composition and seasonal variation in a sewage treatment plant in India using a down-flow hanging sponge reactor2018

    • 著者名/発表者名
      Nomoto Naoki、Hatamoto Masashi、Hirakata Yuga、Ali Muntjeer、Jayaswal Komal、Iguchi Akinori、Okubo Tsutomu、Takahashi Masanobu、Kubota Kengo、Tagawa Tadashi、Uemura Shigeki、Yamaguchi Takashi、Harada Hideki
    • 雑誌名

      Applied Microbiology and Biotechnology

      巻: 102 号: 10 ページ: 4381-4392

    • DOI

      10.1007/s00253-018-8864-1

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Assessment of UASB DHS technology for sewage treatment: a comparative study from a sustainability perspective2018

    • 著者名/発表者名
      Namita Maharjan, Naoki Nomoto, Tadashi Tagawa, Tsutomu Okubo, Shigeki Uemura, Nadeem Khalil, Masashi Hatamoto, Takashi Yamaguchi & Hideki Harada
    • 雑誌名

      Environmental Technology

      巻: 1 号: 21 ページ: 7-7

    • DOI

      10.1080/09593330.2018.1455746

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Characteristics of DO, organic matter, and ammonium profile for practical-scale DHS reactor under various organic load and temperature conditions2018

    • 著者名/発表者名
      Nomoto, N., Ali, M., Jayaswal, K., Iguchi, A., Hatamoto, M., Okubo, T., Takahashi, M., Kubota, K., Tagawa, T., Uemura, S., Yamaguchi, T., Harada, H.
    • 雑誌名

      Environmental Technology

      巻: 39 号: 7 ページ: 907-916

    • DOI

      10.1080/09593330.2017.1316319

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Microfluidic PCR Amplification and MiSeq Amplicon Sequencing Techniques for High-Throughput Detection and Genotyping of Human Pathogenic RNA Viruses in Human Feces, Sewage, and Oysters2018

    • 著者名/発表者名
      Oshiki Mamoru、Miura Takayuki、Kazama Shinobu、Segawa Takahiro、Ishii Satoshi、Hatamoto Masashi、Yamaguchi Takashi、Kubota Kengo、Iguchi Akinori、Tagawa Tadashi、Okubo Tsutomu、Uemura Shigeki、Harada Hideki、Kobayashi Naohiro、Araki Nobuo、Sano Daisuke
    • 雑誌名

      Frontiers in Microbiology

      巻: 9 ページ: 830-830

    • DOI

      10.3389/fmicb.2018.00830

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pilot-scale test of industrial wastewater treatment by UASB and MBR using a ceramic flat sheet membrane for water reuse2017

    • 著者名/発表者名
      Terutake Niwa, Takuya Yamashita, Masataka Mitsumizo, Masanobu Takahashi, Masashi Hatamoto, Takashi Yamaguchi, Kiran A. Kekre, Li L. Lin, Guihe Tao, Harry Seah
    • 雑誌名

      Journal of Water Reuse and Desalination

      巻: 7 号: 4 ページ: 1-7

    • DOI

      10.2166/wrd.2017.147

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Removal and Oxygen Consumption of Retained Sludge for Organic Matter, Ammonium, and Sulfur in a Practical-Scale Down-Flow Hanging SpongeSewage Treatment Reactor2017

    • 著者名/発表者名
      Naoki Nomoto, Muntjeer Ali, Komal Jayaswal, Akinori Iguchi, Masashi Hatamoto, Tsutomu Okubo, Masanobu Takahashi, Kengo Kubota, Tadashi Tagawa, Shigeki Uemura, Takashi Yamaguchi, Hideki Harada
    • 雑誌名

      International Conference on Sustainable Energy & Environmental Sciences (SEES)

      巻: 6 ページ: 52-57

    • DOI

      10.5176/2251-189x_sees17.18

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 硫黄酸化還元に関与する機能遺伝子を標的とした嫌気的硫 黄酸化反応に関与する微生物の解析2019

    • 著者名/発表者名
      小林 直央・川上 周司・幡本 将史
    • 学会等名
      第74回土木学会全国大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 嫌気的硫黄酸化反応が発生する条件における中間代謝物の調査2019

    • 著者名/発表者名
      野間拓也、幡本 将史、渡利高大、山口隆司
    • 学会等名
      第54回日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 嫌気的硫黄酸化反応進行時のUASBリアクター内における微生物叢解析2019

    • 著者名/発表者名
      小林 直央 、幡本 将史、川上 周司、山口隆司
    • 学会等名
      第54回日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Development of an In-situ Heavy Metal-Contaminated Groundwater Treatment Technique by Using Biomineralized CaCO32019

    • 著者名/発表者名
      Takuya Noma,Masataka Aoki,Nobuo Araki,Takashi Yamaguchi,Masataka Kusube, Kazuyuki Hayashi
    • 学会等名
      国際会議4th STI-Gigaku2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 嫌気性硫黄酸化反応発生時における UASB リアクター内の有機酸濃度の動態2019

    • 著者名/発表者名
      野間拓也、幡本将史、渡利高大、山口隆司、川上周司、荒木信夫、青木仁孝
    • 学会等名
      第37回土木学会関東支部新潟会研究調査発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 生物学的排水処理における微生物培養のための電位制御装置の開発2019

    • 著者名/発表者名
      高久将吾、山口隆司、中山忠親
    • 学会等名
      第37回土木学会関東支部新潟会研究調査発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] UASBリアクターにおける硫黄酸化遺伝子に着目した微生物解析2018

    • 著者名/発表者名
      小林 直央 、川上 周司、幡本 将史、牧慎也、 渡利 高大、惣中 英章、山口隆司、荒木 信夫、押木守
    • 学会等名
      第21回日本水環境学会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 嫌気的硫黄酸化発生時のUASBリアクターにおける硫黄関連機能遺伝子を標的とした遺伝子解析2018

    • 著者名/発表者名
      小林 直央 、川上 周司、幡本 将史、牧慎也、 渡利 高大、山口隆司、荒木 信夫、押木守
    • 学会等名
      第36回土木学会関東支部新潟会研究調査発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] UASBリアクターの嫌気的硫黄酸化反応に関する流入基質条件の影響評価2018

    • 著者名/発表者名
      内田翔太,惣中英章,牧慎也,幡本将史,山口隆司,山崎慎一,荒木信夫
    • 学会等名
      第52回日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Elucidation of Anaerobic Sulfur Oxidation Reaction in Up-flow Anaerobic Sludge Blanket2018

    • 著者名/発表者名
      H. Sonaka, S. Uchida, M. Hatamoto, T. Watari, N. Araki, M. Oshiki, D. Tanikawa, S. Yamazaki, T. Yamaguchi
    • 学会等名
      2nd International Conference of “Science of Technology Innovation”
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 都市下水処理UASB槽内に生息する原生動物の細菌の捕食と代謝特性の解明2018

    • 著者名/発表者名
      平片悠河, 幡本将史, 渡利高大, 山口隆司,押木守, 荒木信夫
    • 学会等名
      第52回水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 下水処理DHSリアクターの運転条件がウイルス除去性能に及ぼす影響2017

    • 著者名/発表者名
      井口晃徳, 久保田健吾, 稲葉愛美, 原田秀樹, 大久保努, 上村繁樹, 長町晃宏, 多川正, 押木守, 荒木信夫, 瀬戸雄太, 幡本将史, 山口隆司, 高橋優信
    • 学会等名
      第51回日本水環境学会年会
    • 発表場所
      熊本
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 18S rRNA遺伝子に基づく都市下水処理UASB槽内の原生動物群集の解析2017

    • 著者名/発表者名
      平片悠河, 幡本将史, 山口隆司, 長岡高専 押木守, 荒木信夫
    • 学会等名
      第51回日本水環境学会年会
    • 発表場所
      熊本
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] UASBリアクター内の嫌気的硫黄酸化反応関与微生物の評価2017

    • 著者名/発表者名
      内田 翔太,塩澤大和、山口隆司、松浦哲久
    • 学会等名
      第51回日本水環境学会年会
    • 発表場所
      熊本
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 沈殿槽処理水の水質が下水処理DHSリアクターの処理性能に及ぼす影響の評価2017

    • 著者名/発表者名
      安田允樹、牧慎也、幡本将史、山口隆司
    • 学会等名
      第51回日本水環境学会年会
    • 発表場所
      熊本
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 嫌気的硫黄酸化反応進行時の基質条件の検討2017

    • 著者名/発表者名
      塩澤大和、内田 翔太、幡本将史、山口隆司
    • 学会等名
      第51回日本水環境学会年会
    • 発表場所
      熊本
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 嫌気的硫黄酸化反応が発生したUASBリアクター保持汚泥中の微生物群集構造の解析2017

    • 著者名/発表者名
      内田翔太,幡本将史,山口隆司
    • 学会等名
      第72回土木学会全国大会 学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Anaerobic protist community in UASB reactor treating domestic sewage by 18S rRNA gene sequence analysis2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Hirakata, M. Hatamoto, M. Oshiki, N. Araki, T. Watari, T. Yamaguchi
    • 学会等名
      1st Symposiumon Microbial Methods for Waste & Water Resources Recovery (MMWWRR2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Eukaryotic Community in UASB Reactor Treating Domestic Sewage Based on 18S rRNA Gene Sequencing2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Hirakata, M. Hatamoto, M. Oshiki, N. Araki, T. Yamaguchi
    • 学会等名
      The 1st Frontiers International Conference on Wastewater Treatment and Modelling (FICWTM)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 都市下水処理UASB槽内に生息する原生動物群集解析と分離培養の試み2017

    • 著者名/発表者名
      平片悠河, 幡本将史, 山口隆司, 押木守, 荒木信夫
    • 学会等名
      環境微生物系学会合同大会2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 18S rRNA遺伝子情報を用いた都市下水を処理するUASB槽及び活性汚泥における原生動物群集解析2017

    • 著者名/発表者名
      平片悠河, 幡本将史, 山口隆司, 押木守, 荒木信夫
    • 学会等名
      土木学会第72回年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 都市下水を処理するUASB 槽内に生息する原生動物群集の季節変動と処理水質との関連2017

    • 著者名/発表者名
      平片悠河, 幡本将史, 山口隆司, 押木守, 荒木信夫
    • 学会等名
      第20回日本水環境学会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ラボスケールUASBリアクター内における嫌気的硫黄酸化反応の再現性評価2016

    • 著者名/発表者名
      塩澤大和、山口 隆司、幡本将史、荒木信夫、山崎慎一
    • 学会等名
      平成28年度土木学会 第71回年次学術講演会講演会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 水処理 UASB 槽内に生息する嫌気性原生動物の共生微生物の分子生物学的解析2016

    • 著者名/発表者名
      平片悠河, 幡本将史, 山口隆司, 押木守, 荒木信夫
    • 学会等名
      平成28年度土木学会全国大会第71回次学術講演会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Detection of prokaryotic symbionts in the ciliates metopus living in up-flow anaerobic sludge blanket reactor2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Hirakata, M. Oshiki, N. Araki, M. Hatamoto, T. Yamaguchi
    • 学会等名
      Water and Environment Technology
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2016-08-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of applicable water-resources recycle technology in the world, conducting by our collaborative network2016

    • 著者名/発表者名
      Takashi Yamaguchi
    • 学会等名
      2nd Applying New Technology in Green Building (ATiGB) 2016
    • 発表場所
      Vietnam, Danang
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 水環境研究室

    • URL

      http://ecolab.nagaokaut.ac.jp/j/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 水圏土壌環境研究室

    • URL

      http://ecolab.nagaokaut.ac.jp/e/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 水圏土壌環境研究室

    • URL

      http://ecolab.nagaokaut.ac.jp/j/publications/7291.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 長岡技術科学大学 研究者詳細

    • URL

      http://souran.nagaokaut.ac.jp/view?l=ja&u=107

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-09-27  

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