| 研究概要 |
本年度はメンブレンエアレーション法を導入し,有機物・窒素・リンの同時除去が可能なSBMBfR(Sequencing Batch Membrane Biofilm Reactor)プロセスの構築を目指した。本プロセスの鍵となるガス透過膜上への硝化細菌の固定化はシリコーンチューブ表面上に高い表面積と大きな空隙を有する繊維を被覆することでその強化を図った(以下,この構造を繊維・ガス透過膜複合体と呼ぶ)。これを用いることで硝化細菌の迅速かつ大量の固定化に成功し,既往研究の値を大きく上回る硝化速度4.91g-N/m2/dayを達成し,繊維・ガス透過膜複合体がSBMBfRに適用可能であることを示唆した。また,この複合体に形成された生物膜は非常に強固で剥離が起こりにくいことを鑑みると,生物膜構造を1次元として単純化することが可能である。これにより,生物膜内の酸素およびアンモニアに関する物質移動現象をシミュレートでき,処理性能を容易に予測することが可能となった。以上の検討より繊維・ガス透過膜複合体をSBMBfRに適用した。約120日間の連続運転において窒素・リンともに安定した除去が行われていることが示唆され,有機物・窒素・リンの平均除去率はそれぞれ97,96,86%に達した。この結果より,SBMBfRを用いることで有機物・窒素・リンを単一槽にて同時除去できることが示された。また,SBMBfR内の各部位における微生物生態分布を追跡した結果,硝化細菌が繊維・ガス透過膜複合体上に,バルク液中にはリン蓄積能を有する細菌(脱窒性リン蓄積細菌を含む)がそれぞれ維持されていることが明らかになった。以上より,SBMBfR内の環境が異なる部位において異なる機能を有する細菌群が維持され,コンセプト通りに有機物・窒素・リンの除去が進行していることが示唆された。
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