| 研究課題/領域番号 |
16H02371
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| 研究機関 | 長岡技術科学大学 |
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研究代表者 |
山口 隆司 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (10280447)
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| 研究分担者 |
幡本 将史 長岡技術科学大学, 産学融合トップランナー養成センター, 特任准教授 (20524185)
押木 守 長岡工業高等専門学校, 環境都市工学科, 准教授 (90540865)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 下水処理 / 嫌気性処理法 / 高度処理 / 硫酸塩還元 / 硫黄酸化 / 微生物生態解析 |
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| 研究実績の概要 |
省エネ・自立型の観点から嫌気性処理法を主体とした水処理技術の開発が進められているが、嫌気性処理には硫酸塩還元で生じた硫化物が残存し、それが生物化学的酸素要求量としてカウントされ、結果として処理水質が良好でないという問題を有する。本研究では、申請者が発見した嫌気的な環境でも硫化物の分解が進行する嫌気的硫黄酸化を活性化し、嫌気性反応槽内において硫化物を分解することにより、浸漬曝気操作無しで、高度処理も含めた排水処理システムの構築を目的として研究を推進している。
具体的には、都市下水処理場に、嫌気性微生物保持上昇流汚泥床、硝化散水ろ床、及び脱窒性リン蓄積連続回分槽を設置して通年の連続処理試験を実施した。浸漬曝気操作無しで、有機物を除去し、脱窒とリン除去・回収という高度処理まで進行させる条件について検討した。
また、嫌気的硫黄酸化反応の生態を解明するために、ラボスケールリアクターを複数製作し、嫌気的硫黄酸化が起こる微生物の保持・培養を行った。リアクター高さ方向の物質濃度プロファイル、次世代シーケンサーを用いた網羅的微生物解析を実施し、嫌気的硫黄酸化反応のリアクター立ち上げ条件を明らかにした。また、複数の基質を用いて硫黄酸化反応の発現特性を評価した。
排水処理システムの反応槽保持微生物評価として原生動物を、次世代シーケンサー、蛍光ハイブリダイゼーション法による顕微鏡観察、実体顕微鏡観察について開発を進めた。また、ウイルスと病原性細菌の定量方法についても次世代シーケンサーを用いて解析を試みた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究では、申請者が発見した嫌気的な環境でも硫化物の分解が進行する嫌気的硫黄酸化を活性化し、嫌気性反応槽内において硫化物を分解することにより、浸漬曝気操作無しで、高度処理も含めた排水処理システムの構築を目的として研究を推進している。
平成２８年度の計画では、都市下水処理場に、嫌気性微生物保持上昇流汚泥床、硝化散水ろ床、及び脱窒性リン蓄積連続回分槽を設置して通年の連続処理試験を実施し、提案システムが排水処理システムとして構築可能かを評価する基盤データを得ることを計画であるが、結果より、浸漬曝気操作無しで、有機物を除去し、脱窒とリン除去・回収という高度処理まで進行させることに成功している。
また、嫌気的硫黄酸化反応の生態を解明するために、ラボスケールリアクターを複数製作し、リアクター高さ方向の物質濃度プロファイルや基質特異性についても知見収集を進めることも、計画どおり進捗している。特に、嫌気的硫黄酸化反応のリアクター立ち上げ条件を明らかにできたところは高い成果といえる。
さらに、排水処理システムの反応槽保持微生物評価の開発を、次世代シーケンサー、蛍光ハイブリダイゼーション法による顕微鏡観察、実体顕微鏡観察，等を駆使して、計画通り進めている。
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| 今後の研究の推進方策 |
省エネ・自立型の観点から、浸漬曝気操作無しで、高度処理も含めた排水処理システムの構築を目的として研究を推進する。都市下水処理場に設置した、嫌気性微生物保持上昇流汚泥床、硝化散水ろ床、及び脱窒性リン蓄積連続回分槽を引き続き連続運転し、最適化していく。
また、嫌気的硫黄酸化反応の生態を解明するために、継続してラボスケールリアクターを運転し、嫌気的硫黄酸化が起こる微生物の保持・培養・集積を進め、リアクター高さ方向の物質濃度プロファイル、次世代シーケンサーを用いた網羅的微生物解析を実施する。複数の基質を用いて硫黄酸化反応の発現特性について代謝産物について詳細に評価し、反応を担う微生物の基質特異性を評価する。また、電位培養装置を用いて硫黄酸化微生物の集積を試みる。
自立型高度水資源循環システムのパイロットスケール排水処理試験に着手する。途上国への適用を鑑み、必要な設計要件、エネルギー消費、等を評価するためのデータを収集し、装置運転方法の条件として反映していく。
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