| 研究課題/領域番号 |
18H01565
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| 研究機関 | 群馬大学 |
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研究代表者 |
渡邉 智秀 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (60251120)
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| 研究分担者 |
石飛 宏和 群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (00708406)
窪田 恵一 群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (50707510)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 微生物燃料電池 / 廃水処理 / エアカソード / 硝化 / 窒素処理 |
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| 研究実績の概要 |
6種類の多孔性シート材（親水性4種類および疎水性2種類）を用意して、予め硝化細菌生物膜を表面へ形成させてエアカソードの触媒層を覆うように設置したMFCを作製し、所定条件下で運転することで得られた出力や窒素処理性能等の相違に基づいて適した素材や影響因子を実験的に検討した。疎水性多孔性素材では、系内で硝化と脱窒による窒素除去は進行するものの、水が透過しにくく液相と触媒層の接触が妨げられてカソード反応が生じないため、電気的出力が得られなかった。これに対し、親水性多孔性素材では、硝化に伴う窒素除去に加えて出力も得られ、その出力性能や硝化速度は、シート材の酸素透過能の大小の傾向に概ね一致した。約100日間を超える運転の間に、多孔性シートの設置がない対照系では、運転開始直後に比べて70～85％も硝化速度は低下したが、親水性シートを使用した系では、一部を除きほとんど変化なく、その有効性が実証された。また、採取した生物膜試料の菌叢解析結果などを踏まえて、硝化速度の低下には、素材による生物膜保持性の相違も影響する可能性が示唆された。
硝化細菌保持量の向上を意図して、平均孔径が0.1～数mmの間で異なる多孔性素材を多孔性シートへ重ねることを試みたところ、硝化速度の向上に対して一定の効果が得られ、その際、素材の酸素透過性を適切に確保する必要性が示唆された。
これまでの成果を踏まえて、エアカソード、予め硝化細菌生物膜を形成させた多孔性シート、フェルト状カーボンで構成される一体型電極モジュールを試作し、模擬有機性廃水を用いた実験に供したところ、有機物が系内共存すると硝化・脱窒を経由してTNが除去されとともに出力も得られ、試作した一体型電極モジュールで有機物および窒素の同時的除去に合わせて電気的出力得られることが実証された。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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