導電性DHSによるアンモニア排水の窒素除去能促進

• 研究課題/領域番号: 23K17059
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分64020:環境負荷低減技術および保全修復技術関連
• 研究機関: 創価大学
• 研究代表者: 関根 睦実 創価大学, 理工学部, 助教 (60910388)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2027-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2025年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2024年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: NH4含有廃水 / 下向流懸垂型スポンジ状担体 / 導電性スポンジ / アナモックス

研究開始時の研究の概要

下向流懸垂型スポンジ状担体（DHS）とよばれる排水処理法は、安価かつ省エネルギーで運転可能であり、下水やUASB排水などの低濃度有機性廃水処理に利用されている。DHSは有機物処理に効果的である一方、混在するアンモニウム態窒素の除去能は比較的低く、処理効率の向上が求められている。近年、アンモニアを直接窒素ガスに変える細菌　アナモックス細菌の増殖が導電性担体の使用によって促進されたと報告された。そこで本申請研究では、DHSにおける窒素除去性能の向上を目指し、導電性のスポンジ担体によるDHSリアクターを構築し、アナモックス反応の促進ならびにアンモニウム含有廃水の窒素除去効率向上を目指す。

研究実績の概要

本申請研究では、導電性のスポンジを用いた下向流懸垂型スポンジ状担体（DHS）システムによるアンモニウム含有実廃水のAnammox処理の促進ならびに窒素除去効率向上の効果の検証を目的とする。実験１として、導電性スポンジ担体によるAnammox細菌の集積培養および反応促進効果の検証に取りかかった。①低抵抗導電性および②帯電防止性のウレタンスポンジ2条件を設け、これらを充填した流動床式反応槽でAnammox細菌を集積培養し窒素除去速度を比較することで、導電性担体によるAnammox促進効果を評価する。種汚泥には嫌気無酸素好気法における好気硝化槽の汚泥を、基質には、アンモニウムイオン、および亜硝酸イオンを同量含む人工培地を使用する。反応槽の運転は、嫌気雰囲気下、30℃で、微生物保持に適した順次回分式とし、基質の投入、反応、汚泥沈降、排水を繰り返す。投入基質の減少速度をモニタリングし、窒素除去速度を2系列間で比較する。当該年度は研究中断期間が生じ上述の実験を遂行できない状況にあったため、主に実験の準備期間とし、研究期間の1年間の延長を申請した。実験で使用する担体の選定を終え、反応槽とその周辺機器の準備、ならびに汚泥の採取申請を済ませた。関連する論文のレビューを行った。また、予備実験として、担体を使用せずにAnammox細菌の集積培養を試みたが、N2ガスの生成は確認されず、Anammox細菌は集積されなかった。担体を使用する本実験方針が妥当であることを確認した。

現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

当該年度は担体選定・培養槽セットアップ、ならびに実験１「導電性スポンジ担体によるAnammox細菌の集積培養および反応促進効果の検証」の70%終了を計画していたが、ライフイベントに伴い研究中断期間が生じたため、実験を開始できなかった。

今後の研究の推進方策

ライフイベントに伴い研究中断期間が生じたため、研究期間を1年間延長した。研究スケジュールを1年後ろにずらし、当該年度に実施する予定であった実験1は次年度に実施する。実施する研究内容に変更の予定はない。