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2018 年度 実績報告書

紫外発光ダイオードを利用した電源自立型水処理システムの開発と実証

研究課題

研究課題/領域番号 17H03329
研究機関東京大学

研究代表者

小熊 久美子  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (00361527)

研究分担者 春日 郁朗  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20431794)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード浄水処理 / 紫外線 / 消毒 / UV / LED / 個別分散型
研究実績の概要

途上国および山間集落等での利用を想定し、様々な環境条件下でのUV-LED浄水装置の性能を評価するため、原水水質(濁度、紫外線透過率など)や流動条件(流量など)の異なる条件で不活化実験を行った。
オフグリッドな地域でも利用可能な電源自立型運転を実現すべく、UV-LED浄水装置を太陽電池で駆動するシステムを検討し、プロトタイプの設計と基礎実験を行った。
対象微生物の種類を広げるため、前年度までに対象とした糞便汚染指標(大腸菌、大腸菌ファージ)、病原微生物(アデノウイルス、レジオネラ菌、緑膿菌)、日和見感染菌(メチロバクテリウム)に加え、カリシウイルスの不活化特性を調べ、微生物種と波長の違いによる紫外線感受性の基礎データを整理した。
国内の山間集落でUV-LED浄水装置の実証試験を実施した。単発試験の装置性能評価にとどまらず、中長期的に継続運転した場合の装置性能の経時変化(性能低下の有無、その特性や原因など)を追跡した。
得られた知見を整理し、UV-LEDを備えた小型分散型水供給システムを途上国・山間地等に展開する有効性と課題について成果発信した。

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

当初計画をほぼ完了し、相応の研究成果を得ている。なお、台風24号の影響により山間集落での実験に遅れが生じたため、期間延長を行った。

今後の研究の推進方策

1)途上国・山間集落・被災地等での利用を想定し、様々な状況下でのUV-LED浄水装置の性能を評価する。特に、原水水質(濁度、紫外線透過率など)や流動条件(流量など)の異なる環境下で装置性能を評価する。
2)電源自立型で運転すべく、太陽電池駆動のUV-LED浄水処理システムを構築する。光発電を活用する。人工光源を用いた室内実験や、実太陽光を用いた屋外実験を実施する。
3)電源自立型浄水処理システムについて、オフグリッド地域での実証試験を開始する。
4)国内山間集落でUV-LED浄水装置の実証試験を行う。単発試験の装置性能評価にとどまらず、1年間程度の中長期的な知見を得る。特に装置性能の経時劣化の有無に注目し、劣化が見られた場合はその要因解析を行う。
5)UV-LEDを備えた小型分散型水供給システムを途上国・山間地・被災地等に展開する有効性および課題について、実験結果にもとづき定量的に論じる。成果を国内外に発信する。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 5件、 招待講演 5件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] ブリティッシュコロンビア大学(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      ブリティッシュコロンビア大学
  • [雑誌論文] Inactivation kinetics and efficiencies of UV-LEDs against Pseudomonas aeruginosa, Legionella pneumophila, and surrogate microorganisms2018

    • 著者名/発表者名
      Surapong Rattanakul and Kumiko Oguma
    • 雑誌名

      Water research

      巻: 130 ページ: 31-37

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.watres.2017.11.047

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effects of UV Irradiation by Light Emitting Diodes on Heterotrophic Bacteria in Tap Water2018

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Oguma, Kaori Kanazawa, Ikuro Kasuga and Satoshi Takizawa
    • 雑誌名

      Photochemistry and Photobiology

      巻: 94(3) ページ: 570-576

    • DOI

      https://doi.org/10.1111/php.12891

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 紫外発光ダイオードによる腸炎ビブリオ(Vibrio parahaemolyticus)の不活化2018

    • 著者名/発表者名
      政池美映, 小熊久美子, 橋本崇史, 滝沢 智
    • 雑誌名

      土木学会論文集G(環境)

      巻: 74(7) ページ: III_225-230

    • DOI

      https://doi.org/10.2208/jscejer.74.III_225

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inactivation of feline calicivirus using ultraviolet light-emitting diodes2018

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Oguma
    • 雑誌名

      FEMS Microbiology Letters

      巻: 365(18) ページ: 1-4

    • DOI

      https://doi.org/10.1093/femsle/fny194

    • 査読あり
  • [学会発表] 紫外線消毒の動向と展望2019

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 学会等名
      第11回JWRC水道講座、2月、東京
    • 招待講演
  • [学会発表] 水処理におけるUV殺菌技術の最新情報2019

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 学会等名
      造水シンポジウム2018、2月、東京
    • 招待講演
  • [学会発表] Responses of health-related microorganisms in water to UV-LED exposures2019

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Oguma
    • 学会等名
      IUVA World Congress, February, Sydney, Australia
    • 国際学会
  • [学会発表] Solar-powered ultraviolet light-emitting diodes (UV-LED) for inactivation of Escherichia coli in water2019

    • 著者名/発表者名
      Bernice Mae F. Yu Jeco, Yamato Hosoi and Kumiko Oguma
    • 学会等名
      第53回日本水環境学会年会、3月、山梨
  • [学会発表] 紫外線消毒が緑膿菌バイオフィルム中のEPS組成に及ぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      細井山豊、小熊久美子、橋本崇史、滝沢智
    • 学会等名
      第53回日本水環境学会年会、3月、山梨
  • [学会発表] 大腸菌の凝集状態が紫外線不活化に及ぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      政池美映、小熊久美子、橋本崇史、滝沢智
    • 学会等名
      第53回日本水環境学会年会、3月、山梨
  • [学会発表] Trend of Operation and Management of Water Supplies in Size and Location Diversity2018

    • 著者名/発表者名
      Mari Asami, Dai Simazaki, Kumiko Oguma, and Koichi Ohno
    • 学会等名
      IWA World Congress 2018, September, Tokyo.
    • 国際学会
  • [学会発表] Inactivation Of Health-related Microorganisms In Water Using UV Light Emitting Diodes (UV-LEDs)2018

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Oguma, Surapong Rattanakul and Mie Masaike
    • 学会等名
      IWA World Congress 2018, September, Tokyo.
    • 国際学会
  • [学会発表] UV Light-Emitting Diodes for Water Treatment2018

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Oguma
    • 学会等名
      Water Treatment symposium organized by Tsinghua University, October, Suzhou, China
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 紫外発光ダイオードの水処理への応用2018

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 学会等名
      光とレーザーの科学技術フェア2018、11月、東京
    • 招待講演
  • [学会発表] UV Light-Emitting Diodes for Disinfection of Water2018

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Oguma
    • 学会等名
      Agricultural Biotechnology Symposium 2018 on Innovative Control Methods for Food Safety, November, Seoul, South Korea
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 紫外発光ダイオードによる腸炎ビブリオ(Vibrio parahaemolyticus)の不活化2018

    • 著者名/発表者名
      政池美映, 小熊久美子, 橋本崇史, 滝沢 智
    • 学会等名
      第55回環境工学研究フォーラム、12月、京都
  • [備考] 東京大学大学院工学系研究科都市工学専攻 小熊久美子

    • URL

      http://www.urbanwater.t.u-tokyo.ac.jp/oguma/

URL: 

公開日: 2021-01-27  

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