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膜通気バイオフィルムリアクターによる高濃度窒素排水の効率除去とN2O削減

研究課題

研究課題/領域番号 16J08490
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 環境技術・環境負荷低減
研究機関東京農工大学

研究代表者

Co ThiKinh (2017)  東京農工大学, 大学院工学府, 特別研究員(DC2)

CO THIKINH (2016)  東京農工大学, 大学院工学府, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2017年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードMABR / CBR / nitrous oxide emission / nitrite oxide emission / nosZ / co-diffusion biofilm / denitrifiers / Nitric oxide / Microelectrode / Nitrous oxide / Membrane-aerated biofilm
研究実績の概要

To treat ammonium rich wastewaters in conventional activated sludge systems, conventional nitrification and denitrification is highly cost for aeration and external organic matter. Besides, N2O emission has been an emergent issue for the past few years due to its significant greenhouse effect. N2O emission from wastewater treatment plants is considered as one of major anthropogenic sources, thus reducing N2O emission from WWTPs is important. My current studies focus on investigation the potential of a membrane-aerated biofilm reactor (MABR) for simultaneous nitrification and denitrification as a compact and cost-effective wastewater treatment technology with minimum N2O emission.
In order to understand the impact of C/N ratio in simultaneous nitrification and denitrification process in an MABR and a conventional biofilm reactor (CBR), we operated 2 reactors representative for MABR and CBR. We found that the counter diffusion biofilms in MABR emits 130 times lower N2O than co-diffusion biofilms in a CBR. The MABR for also had 20% higher oxygen utilization efficiency and 12% higher TN removal efficiency than that of CBR at the same operational conditions. The molecular microbiological analysis indicated higher abundance of denitrifying genes, especially nosZ genes, in the MABR versus the CBR, especially the presence of the genera Thauera, Rhizobium, Sphingobacteria, and Brevundimonas as potential N2O-reducing bacteria in the MABR. The works were published in top rank journals including Applied Microbiology and Biotechnology, Water Research, and Bioresource Technology.

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Counter-diffusion biofilms have lower N 2 O emissions than co-diffusion biofilms during simultaneous nitrification and denitrification: Insights from depth-profile analysis2017

    • 著者名/発表者名
      Kinh Co Thi、Suenaga Toshikazu、Hori Tomoyuki、Riya Shohei、Hosomi Masaaki、Smets Barth F.、Terada Akihiko
    • 雑誌名

      Water Research

      巻: 124 ページ: 363-371

    • DOI

      10.1016/j.watres.2017.07.058

    • 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] Identification of hotspots for NO and N 2 O production and consumption in counter- and co-diffusion biofilms for simultaneous nitrification and denitrification2017

    • 著者名/発表者名
      Kinh Co Thi、Riya Shohei、Hosomi Masaaki、Terada Akihiko
    • 雑誌名

      Bioresource Technology

      巻: 245 ページ: 318-324

    • DOI

      10.1016/j.biortech.2017.08.051

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Free nitrous acid and pH determine the predominant ammonia-oxidizing bacteria and amount of N2O in a partial nitrifying reactor2017

    • 著者名/発表者名
      C.T. Kinh, J. Ahn, T. Suenaga, N. Sittivorakulpong, P. Noophan, T. Hori, S. Riya, M. Hosomi, A. Terada
    • 雑誌名

      Applied Microbiology and Biotechnology

      巻: 101 号: 4 ページ: 1673-1683

    • DOI

      10.1007/s00253-016-7961-2

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Membrane-aerated biofilm reactor for simultaneous nitrification and denitrification mitigates N2O emission because of counter-current substrate diffusion geometry: Depth-profile analysis2017

    • 著者名/発表者名
      Co Thi Kinh, Toshikazu Suenaga, Tomoyuki Hori, Shohei Riya, Masaaki Hosomi, Akihiko Terada
    • 学会等名
      Annual meeting of The Japanese Society of Water and Environment
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Counter-diffusion biofilms for simultaneous nitrification and denitrification reduce NO and N2O emissions: Insights from depth-profile analysis2017

    • 著者名/発表者名
      Co Thi Kinh, Toshikazu Suenaga, Tomoyuki Hori, Shohei Riya, Masaaki Hosomi, Barth Smets, Akihiko Terada
    • 学会等名
      The 5th International Conference of Nitrification and Related Processes
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Influent carbon/nitrogen ratio determines N2O emission and spatial distribution of N2O reducing bacteria in a membrane-aerated biofilm2016

    • 著者名/発表者名
      Co Thi Kinh, Toshikazu Suenaga, Tomoyuki Hori, Shohei Riya, Masaaki Hosomi, Barth F. Smets, Akihiko Terada
    • 学会等名
      Microbial Ecology in Water Engineering & Biofilms
    • 発表場所
      Copenhagen, Denmark
    • 年月日
      2016-09-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A biofilm employing counter-current substrate diffusion geometry facilitates N2O mitigation: Proof of concept.2016

    • 著者名/発表者名
      Co Thi Kinh, Toshikazu Suenaga, Tomoyuki Hori, Shohei Riya , Masaaki Hosomi, Akihiko Terada
    • 学会等名
      The 6th International conference of Water and Environment Technology
    • 発表場所
      Chuo University, Tokyo, Japan
    • 年月日
      2016-08-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Depth profiles of nitrous oxide concentration and functional gene abundances in counter- and co- diffusion biofilms for nitrification and denitrification2016

    • 著者名/発表者名
      Akihiko Terada, Co Thi Kinh, Toshikazu Suekana, Tomoyuki Hori, Shohei Riya, Barth F. Smets, Masaaki Hosomi
    • 学会等名
      WEF/IWA Nutrient Removal and Recovery 2016 Conference
    • 発表場所
      Denver, Colorado, USA
    • 年月日
      2016-07-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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