| 研究課題/領域番号 |
18KT0044
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
矢部 光保 九州大学, 農学研究院, 教授 (20356299)
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| 研究分担者 |
田中 宗浩 佐賀大学, 農学部, 教授 (50295028)
李 哉ヒヨン 鹿児島大学, 農水産獣医学域農学系, 准教授 (60292786) [辞退]
高橋 義文 九州大学, 農学研究院, 准教授 (60392578)
安武 大輔 九州大学, 農学研究院, 准教授 (90516113) [辞退]
山崎 博人 宇部工業高等専門学校, 物質工学科, 教授 (20300618)
森 隆昌 法政大学, 生命科学部, 教授 (20345929)
水田 一枝 福岡県農林業総合試験場, 生産環境部, チーム長 (90502419)
徳村 雅弘 静岡県立大学, 食品栄養科学部, 助教 (20583016)
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| 研究期間 (年度) |
2018-07-18 – 2021-03-31
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| キーワード | 硝化工程 / 濃縮液肥 / メタン発酵消化液 / 窒素 / リン / 肥料成分回収 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、メタン発酵消化液から、窒素、リン、カリウムの肥料成分を分離濃縮回収して濃縮液肥を生産し、土耕栽培はもとより、アンモニア態窒素を硝酸態窒素に変換して、養液栽培への使用も目指すものである。そのために、多様な研究を行っており、今年度の研究成果は以下の通りである。
１）生物的硝化については、高濃度アンモニア耐性固定化硝酸化細菌群を応用展開するため、まずはアンモニア態窒素（NH4-N）2000 mg/L濃度のモデル排水の回分処理を行った。そして年度後半には、消化液を用い、その硝化処理の確認ができた。２）化学的硝化については、フォトフェントン反応を用いたアンモニア態窒素の硝酸態窒素への変換実験を行うため、その分析方法の確立を行った。イオンクロマトグラフィーを用いて、十分な測定感度と精確性が得られる分析法を確立した。３）汚泥の微粉砕については、汚泥をボールミルにより微粉砕することで、粒子径を小さくすることができるだけでなく、リン酸イオンの溶出速度、溶出量を大きくすることができる可能性が示された。４）アンモニア態窒素の蒸留試験を行ったところ、発酵消化液100LのUF膜ろ過装置による汚泥の分離は流速25.5ml/minで30分を要した。蒸留装置による分離・濃縮について、アンモニア態窒素濃度と回収率は、ヒーター温度250℃、減圧50hpa、冷却温度15℃の方が、ヒーター温度200℃、減圧60hpa、冷却温度5℃よりも高かった。５）栽培試験としては、メタン発酵消化液を材料として、段階的に固形物を除去した消化液を用い、土耕栽培における水溶性無機成分の肥効特性を検討した結果、標準施肥量を超えると植物生育が著しく抑制されることを確認した。この他、濃縮液肥が地域社会に及ぼす経済効果を評価するため、濃縮液肥の生産・流通・消費過程を想定して、福岡県の地域産業連関表の分割表の作成を進めた。
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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
第２年度の１月までの研究は問題なく進んできたが、コロナ感染症のために、第２年度末、および最終年度の当初に予定していた研究分担者が一同に会する科研研究会が行えなくなった。また、最終年度では、自宅待機による研究の遅延が危惧される。
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| 今後の研究の推進方策 |
１）生物的硝化法による場合、消化液のNH4-N濃度を徐々に高め、5000mg/Lから10000 mg/Lの処理が行える固定化硝酸化細菌群を開発する。２）化学的硝化法による場合、前年度に確立した分析法により、フォトフェントン反応を用いたアンモニア窒素の硝酸態窒素への変換実験を行う。３）汚泥の微粉砕については、粉砕条件（ボール径、ボール量、ミル回転数、処理時間など）がイオンの溶出速度、及び溶出量に及ぼす影響を定量的に明らかにする。４）栽培試験としては、濃縮液を用いたポット栽培を行い、その肥培効果を確認する。さらに、５）各種処理を施した消化液を用い，肥効特性の詳細な解析に取り組む。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナウイルス感染症対策のため、１）本年度末購入予定だった備品の納入時期の遅延、２）年度末に予定していた科研全体会議や国内外の学会出張の中止、３）自宅待機による実験消耗品等の予算施行の遅延による。
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