| 研究課題/領域番号 |
20K21024
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分22:土木工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
榊原 豊 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80143204)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 促進活性汚泥法 / バイオフェントン反応 / マグネタイト / 過酸化水素 / 嫌気好気処理 / OHラジカル / SBR / 抗生物質 / 菌叢解析 / バイオフェントン法 / 新興汚染物質 / 栄養塩類 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、先進国を中心に広く用いられている活性汚泥法を対象として、生物学的に過酸化水素を生産させた後にフェントン反応によりOHラジカルを生成させる促進活性汚泥法の開発を目的とする。これを達成するために、グネタイト微粒子などの鉄触媒添加条件下の嫌気性微生物および好気性微生物の培養条件、排水処理条件および処理性能を実験により明らかにする。OHラジカルを生物学的に連続生成させる試みはこれまで行われておらず、下水等の生物学的処理技術の大きなブレークスルーになる可能性がある。また、本法が開発されれば、抗生物質も含めた新興汚染物質問題の解決に大きく貢献すると考えられる。
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| 研究成果の概要 |
マグネタイト微粒子を添加した嫌気・好気活性汚泥法を提案し、SBRおよび連続反応槽を用いて、合成下水の処理実験を行った。その結果、本法はCOD, TN. TP及び抗生物質の一斉除去が可能であることがわかった。嫌気・好気条件下では、マグネタイトのFe(Ⅱ/Ⅲ)の酸化還元サイクルが形成された。また、嫌気後の好気条件で生物学的な過酸化水素(H2O2)生成反応が進行し、マグネタイト触媒によるバイオフェントン反応が進行した。さらに、従来の嫌気・好気活性汚泥法と同様に生物学的脱リン反応および硝化・脱窒反応が進行した。マグネタイトの添加により、抗生物質の除去率が増加し、最適条件下ではほぼ100%となった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
薬剤耐性は地球規模の環境問題として顕在化している。都市下水中にはその原因物質である抗生物質や耐性菌が存在するが、現行の下排水処理法では充分に除去できず、多くが環境中に放出されている。本研究により、従来の水質項目に加えて、抗生物質を高効率で除去できることが示された。本法の適用・普及により、水環境中の抗生物質濃度や耐性菌等の出現頻度が減少すると考えられる。すなわち、本研究成果は新興汚染物質の無害化・環境放出量の減少、耐性菌による感染症死亡率の減少、水再生利用の推進などに貢献すると考えられる。
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