| 研究課題/領域番号 |
15K14058
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
西村 文武 京都大学, 工学研究科, 准教授 (60283636)
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| 研究分担者 |
日高 平 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30346093)
楠田 育成 京都大学, 工学研究科, 技術職員 (60649200)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 微生物燃料電池 / 廃水処理 / 活性炭 / 栄養塩 |
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| 研究実績の概要 |
曝気や汚泥処理に多くのコストがかかる従来の生物学的好気性排水処理システムに対して、排水処理を行いつつ電気エネルギーを取り出せる微生物燃料電池(MFC)が期待されている。また、バイオリアクター内部に電気回路があることで特有の微生物群集が形成されるものと考えられる。しかし、下水などでは、MFCを十分に活用できるほどには有機物濃度が高くなく、MFCの特性を活かした廃水処理システムの構築は未だなされていない。本研究では、通電環境の改善の具体的手法として、微生物付着担体としても活用でき、かつ有機物の濃縮回収能力を有する活性炭を、負極に組み込むことで、低濃度有機排水にも適用できる通電リアクターの開発を試みた。このリアクターの排水処理機構の解析を目的として、有効容積約6Lのリアクターを作成し、グルコースを主とした人工排水による半連続運転を行い、負極部分への活性炭の使用の有無について比較するとともに、用いた活性炭の吸着特性を調べた。その結果、活性炭を負極に用いた場合、用いない場合と比較してMFCの溶解性CODの除去能力は同等であることや発電効率が上昇すること等を定量的に示した。
また、微生物群集に影響を与える電子受容体に関する検討も行った。具体的には硝酸イオンの存在がアノード電極に与える影響や、酸素の供給速度の影響について調査した。硝酸イオン濃度が高く、酸素の供給速度が速いほど、クーロン効率は低下するものの、有機物は迅速に除去されること、高濃度の硝酸イオンの供給は、微生物の電流生産活動を抑制したが、適切な範囲内であれば、電流の生産と脱窒反応は同時に発現させることを確認した。電流生産がない条件に比べ、電流生産がある条件、さらには酸素の供給速度が遅い条件や脱窒反応において、除去される有機物量に対する菌体の収率は低くなると予測され、汚泥生成の少ないシステム構築の可能性も明らかにした。
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