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嫌気性膜分離とアナモックスによる革新的な省エネ・創エネ下水処理システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 19J12023
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
審査区分 小区分22060:土木環境システム関連
研究機関東北大学

研究代表者

紀 佳淵  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2020年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードAnMBR / 下水処理 / 嫌気性膜分離法 / バイオガス / メタン発酵 / アナモックス
研究開始時の研究の概要

本研究は嫌気性膜分離法(AnMBR)と一槽型アナモックス(Anammox)を組合せて、新しい下水処理プロセス(AnMBR-Anammox)を創成できると考えて、水質浄化効果を向上されることとAnMBRによりメタン回収と汚泥削減を実現すること及び同時に一槽型Anammoxによる省エネルギー低炭素型脱窒を実現することである。
この革新的な下水処理システムとして、水質浄化効果向上、エネルギー回収、運転コスト低減において持続可能な社会を創ることに大きな貢献が目指す。

研究実績の概要

AnMBRに水質浄化効果、バイオガス回収など結果より、プロセスの制御条件とシステムの最適化をさらに検討した。その上、分析用コンピューターによりAnMBRの膜間圧力差データの連続収集結果をまとめて、実験装置システムについて総合的な評価を行うことができた。低温環境におけるAnMBRを用いた実下水の処理効果を検討することと効果改善の制御方法を探すことも計画の通りで進めて、長HRT条件より反応槽の低温運転が可能になることが分かった。また、汚泥濃度、バイオガス循環用ブロワーを制御して、サステナビリティ膜ろ過プロセスの実現も示唆した。
また、研究室で培養したアナモックス細菌を利用し、AnMBR実験装置と組合せて下水処理システムを構成することができ、新たなシステムの連続運転を達成させた。低濃度排水に対するアナモックス反応槽の運転状況により、窒素除去は可能だが、プロセスの安定運転と高い窒素除去率を得られることがチャレンジである。そのため、間欠曝気、溶存酸素などをコントロールしてからAnMBRの処理水にアナモックス法よる処理効果と制御方法を明らかにした。
成果発表:成果の一部は国際会議の第8回International Symposium on Water Environment Systemsにて「Performance of an AnMBR treating real sewage at low temperature」を題目として、低温運転の処理水質効果、バイオガス生成量及びHRTやガスのリサイクル量などの運転条件に関する内容を発表した。また、本研究に関連している他の研究に関する情報収集と意見交換を行った;国際会議連名として発表、日本国内の学会(水環境学会・土木学会)の発表でも数回(連名含む)行った。そして、研究成果を整理して、学術雑誌に五篇の論文(共著含む)を発表した。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 6件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Sludge yield and degradation of suspended solids by a large pilot-scale anaerobic membrane bioreactor for the treatment of real municipal wastewater at 25 °C2021

    • 著者名/発表者名
      Zhe Kong, Jiang Wu, Chao Rong, Tianjie Wang, Lu Li, Zibin Luo, Jiayuan Jia, Taira Hanaoka, Shinichi Sakemi, Masami Ito, Shigeki Kobayashi, Masumi Kobayashi, Yu Qin, Yu-You Li
    • 雑誌名

      Science of the Total Environment

      巻: 759 ページ: 143526-143526

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2020.143526

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Large pilot-scale submerged anaerobic membrane bioreactor for the treatment of municipal wastewater and biogas production at 25 °C2021

    • 著者名/発表者名
      Zhe Kong, Jiang Wu, Chao Rong, Tianjie Wang, Lu Li, Zibin Luo, Jiayuan Jia, Taira Hanaoka, Shinichi Sakemi, Masami Ito, Shigeki Kobayashi, Masumi Kobayashi, Yu Qin, Yu-You Li
    • 雑誌名

      Bioresource Technology

      巻: 319 ページ: 124123-124123

    • DOI

      10.1016/j.biortech.2020.124123

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 嫌気性MBRを用いた実下水処理に及ぼす温度の影響2021

    • 著者名/発表者名
      五十棲直子, 紀佳淵, 李玉友
    • 雑誌名

      土木学会論文集G(環境)

      巻: -

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Application of two anaerobic membrane bioreactors with different pore size membranes for municipal wastewater treatment2020

    • 著者名/発表者名
      Ji Jiayuan、Sakuma Satoshi、Ni Jialing、Chen Yujie、Hu Yisong、Ohtsu Akito、Chen Rong、Cheng Hui、Qin Yu、Hojo Toshimasa、Kubota Kengo、Li Yu-You
    • 雑誌名

      Science of The Total Environment

      巻: 745 ページ: 140903-140903

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2020.140903

    • 関連する報告書
      2020 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] A review of anaerobic membrane bioreactors for municipal wastewater treatment with a focus on multicomponent biogas and membrane fouling control2020

    • 著者名/発表者名
      Hu Yisong、Cheng Hui、Ji Jiayuan、Li Yu-You
    • 雑誌名

      Environmental Science: Water Research & Technology

      巻: 6 号: 10 ページ: 2641-2663

    • DOI

      10.1039/d0ew00528b

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Successful operation performance and syntrophic micro-granule in partial nitritation and anammox reactor treating low-strength ammonia wastewater2019

    • 著者名/発表者名
      Chen Rong、Ji Jiayuan、Chen Yujie、Takemura Yasuyuki、Liu Yuan、Kubota Kengo、Ma Haiyuan、Li Yu-You
    • 雑誌名

      Water Research

      巻: 155 ページ: 288-299

    • DOI

      10.1016/j.watres.2019.02.041

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Using Partial Nitrification and Anammox To Remove Nitrogen from Low-Strength Wastewater by Co-immobilizing Biofilm inside a Moving Bed Bioreactor2019

    • 著者名/発表者名
      Chen Rong、Takemura Yasuyuki、Liu Yuan、Ji Jiayuan、Sakuma Satoshi、Kubota Kengo、Ma Haiyuan、Li Yu-You
    • 雑誌名

      ACS Sustainable Chemistry & Engineering

      巻: 7 号: 1 ページ: 1353-1361

    • DOI

      10.1021/acssuschemeng.8b05055

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] An aerobic membrane bioreactor:research and application2019

    • 著者名/発表者名
      CHENG Hui, JI Jiayuan, LI Yu-You
    • 雑誌名

      Biotechnology & Business

      巻: 2 ページ: 15-27

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 嫌気性MBRを用いた実下水処理の性能評価及びHRTの影響2019

    • 著者名/発表者名
      OHTSU Akito、JI Jiayuan、HOJO Toshimasa、LI Yu-You
    • 雑誌名

      土木学会論文集G(環境)

      巻: 75 号: 7 ページ: III_351-III_357

    • DOI

      10.2208/jscejer.75.7_III_351

    • NAID

      130007814627

    • ISSN
      2185-6648
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Performance of an AnMBR treating real sewage at low temperature2020

    • 著者名/発表者名
      Jiayuan Ji, Runda Du, Yujie Chen, Yu-You Li
    • 学会等名
      The 8th International Symposium on Water Environment Systems
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Treatment of Municipal Wastewater by Anaerobic Membrane Bio-reactor: Process Performance and Mass Balance2020

    • 著者名/発表者名
      Runda Du, Yisong Hu, Jiayuan Ji, Yu-You Li
    • 学会等名
      The 8th International Symposium on Water Environment Systems
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 塩化鉄による嫌気性MBR膜ファウリングの軽減とメカニズムに関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      杜 潤達, 紀 佳淵, 胡 以松, 李 玉友
    • 学会等名
      第7回日本水環境学会東北支部・第12回廃棄物資源循環学会東北支部合同研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 嫌気性MBRを用いた実下水処理のシステム性能評価2020

    • 著者名/発表者名
      大津秋人, 紀 佳淵, 五十棲直子, 李 玉友
    • 学会等名
      第54回水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 実下水の嫌気性MBR処理における塩化鉄の膜ファウリング軽減効果2020

    • 著者名/発表者名
      杜 潤達, 紀 佳淵, 胡 以松, 李 玉友
    • 学会等名
      第54回水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Performance of a mini pilot plant of AnMBR treating real municipal sewage2019

    • 著者名/発表者名
      Jiayuan Ji, Satoshi Sakuma, Akito Ohtsu, Yujie Chen, Toshimasa Hojo, Yu-You Li
    • 学会等名
      16th IWA World Conference on Anaerobic Digestion
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 嫌気性中空糸MBRによる実下水処理の膜ろ過性能2019

    • 著者名/発表者名
      大津秋人, 紀佳淵, 五十棲直子, 李玉友
    • 学会等名
      第53回水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 連続流式一槽式アナモックスプロセスによる常温低濃度アンモニア排水の処理2019

    • 著者名/発表者名
      陳玉潔, 陳栄, 紀佳淵, 竹村康幸, 久保田健吾, 李玉友
    • 学会等名
      第53回水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Impact of HRT on the performance of AnMBR treating municipal sewage2019

    • 著者名/発表者名
      Runda Du, Jiayuan Ji, Yujie Chen, Yu-You Li
    • 学会等名
      The 7th International Symposium on Water Environment Systems
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-05-29   更新日: 2024-03-26  

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